Les applications biomédicales sont le domaine le plus stimulant et le plus passionnant de la microfluidique, c'est-à-dire de très petits volumes de liquide circulant dans des canaux allant de minuscules capillaires à des « pipelines » de 1 mm. Le développement de nouveaux médicaments, les études génétiques , les diagnostics au point de service et l'analyse rapide de l'air et de l'eau pour détecter la présence de toxines et d'agents pathogènes ne sont que quelques-uns des domaines dans lesquels le développement de produits microfluidiques est en cours et dans lesquels un prototypage rapide est nécessaire. Un prototype de système microfluidique typique se compose d'une structure de traitement des fluides avec des canaux miniatures, des puits, des structures de mélange et des ports de connexion couplés à des micropompes externes, des microvannes, des modules électroniques et des modules d'actionnement et d'analyse similaires. La structure de traitement des fluides est différente dans presque toutes les applications, et le prototypage et l'optimisation du système à un stade précoce nécessitent souvent la construction de petites quantités de plusieurs modèles.
Avec l’augmentation rapide de la complexité de la conception des systèmes « laboratoire sur puce », les ingénieurs envisagent désormais la configuration multicouche pour les dispositifs microfluidiques comme une option intéressante qui permet d’effectuer un plus grand nombre d’analyses sur la même empreinte qu’un dispositif monocouche scellé par un couvercle. Le concept de base de ces conceptions est qu’une ou plusieurs étapes d’analyse peuvent être effectuées dans chaque couche du dispositif, et que différentes couches sont interconnectées via de petits trous traversants. Potomac a récemment ajouté cette capacité de microfabrication à sa boîte à outils numérique afin d’offrir à ses clients les technologies de fabrication microfluidique les plus rapides et les plus rentables.
The fabrication process utilizes a CAD drawing of the device submitted by the designer that is also used down in the road for quality control purposes. Potomac closely works with the customers to provide the drawings that can readily be used with applicable micro-fabrication systems. Depending on the specific design requirements, various available microfabrication tools such as lasers, micro-CNC, hot embossing, 3D printing, PDMS casting, etc. are used to process individual layers. Microfluidic components, for example microchannels as small as ~25µm in width and/or depth and via holes starting from <10µm in diameter, are patterned and finally the layers are cut into the desired contour. Quality control of the individual layers is also performed before integration that involves measurement of critical dimensions such as microchannel width, depth, and/or spacing and verification that channels and holes are free of contaminants and fine debris.
L'alignement et le collage des couches sont des étapes cruciales dans la fabrication de dispositifs multicouches. L'utilisation de couches adhésives sensibles à la pression (PSA) pour le collage et l'étanchéité est la technique la plus simple et la plus rentable disponible. Le collage adhésif offre en outre une intégration simple de matériaux standard non similaires ou même non conventionnels dans les applications microfluidiques. Dans cette approche, les couches de matériaux adhésifs de qualité médicale sont d'abord modelées avec précision par laser UV pour permettre l'interconnexion entre les couches du dispositif. Ces feuilles adhésives sont ensuite alignées et laminées entre les couches du dispositif. Une dernière étape de post-traitement spécialisée pour les puces collées par PSA est également suivie pour améliorer la qualité et la résistance du collage. Le processus de scellement et de collage adhésif est encore simplifié par l'utilisation de rubans adhésifs spécialement formulés et disponibles dans le commerce qui sont utilisés dans le processus de rotation rapide de Potomac. Potomac propose également diverses technologies de collage alternatives, notamment le collage assisté par solvant, le collage thermique et le soudage au laser, en fonction des matériaux et des contraintes imposées par l'application microfluidique finale.
Ce travail de développement en cours s'inscrit dans la continuité des autres services de microfabrication de Potomac visant à fournir aux concepteurs des approches rapides et peu coûteuses pour fabriquer des structures d'écoulement microfluidiques. Les concepteurs sont désormais en mesure d'explorer rapidement de nouveaux concepts dans des configurations multicouches grâce à la fabrication numérique de conceptions personnalisées développées sur leurs ordinateurs, soumises par Internet et fabriquées dans des matériaux microfluidiques courants. Potomac continue d'offrir des services de microfabrication à service complet qui aident ses clients à développer des processus de prototypage et de production adaptés à leurs nouvelles conceptions microfluidiques.
