ساخت تراشه‌ی ریز‌شاره‌ی T شکل در پلی‌مر پلی‌متیل متاآکریلات از طریق کندگی و جوش لیزری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده‌ی فوتونیک و فن‌آوری‌های کوانتومی، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 13-14399511، تهران ـ ایران

2 گروه اتمی مولکولی، دانشکده‌ی فیزیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، صندوق پستی: 13114-16846، تهران ـ ایران

چکیده

تراشه­های ریز‌شاره کاربردهای زیادی در صنایع مختلف به ویژه پزشکی و تصویرگیری هسته­ای دارند. در فرایند تصویرگیری، زیست­مولکول­های نشان­دار شده با رادیوایزوتوپ­ها به عنوان عامل­های وضوح تصویر برای تشخیص بیماری استفاده می­شود. نشان­دارسازی زیست­مولکول­ها با استفاده از رادیونوکلیدها از جمله‌ی کاربردهای مهم و اخیر تراشه­های ریز‌شاره است. این مقاله ساخت تراشه‌ی ساده‌ی آزمایشگاهی حاوی ریزکانال سه بعدی T شکل روی پلی­مر پلی‌متیل متاآکریلات (PMMA) را با استفاده از کندگی و جوش لیزری گزارش
می­کند. بدین­منظور ابتدا با استفاده از کندگی لیزری ریزکانال­های دوبعدی با ابعاد و کیفیت متفاوت روی سطح پلی­مر ایجاد شد. به منظور دست­یابی به بهترین نسبت ابعادی برای ریزکانال اثر پارامترهای ماشین­کاری از جمله سرعت پایش، نرخ تکرار و شاریدگی روی ابعاد و کیفیت کانال­ها مورد بررسی قرار گرفته و شرایط بهینه برای ایجاد کانال مورد بررسی قرار گرفت. ریزکانال دو بعدی T شکل با استفاده از شرایط بهینه‌ی به دست آمده، روی سطح پلی­مری به ابعاد 1cm×1cm×0.5cmایجاد شد. پلی­مر حاوی ریزکانال­های دوبعدی T شکل با لایه‌ی دیگری از پلی­مر پلی‌متیل متاآکریلات توسط لیزر جوش داده شد. ریزکانال­های دوبعدی روی سطح پلی­مر با استفاده از لیزرهای تپی CO2 و هارمونیک دوم لیزر Nd:YAG ایجاد و برای اتصال از لیزر CO2 تپی و پیوسته استفاده شد.

تازه های تحقیق

[1] S.C. Terry, J.H. Jerman, J.B. Angell, A gas chromatographic air analyzer fabricated on a silicon wafer, IEEE Trans. Electron Devices, ed., 26 (1979) 1880–1886.

 [2] D.J. Harrison, K. Fluri, K. Seiler, Z. Fan, C.S. Effenhauser, A. Manz, Micromachining a miniaturized capillary electrophoresis-based chemical analysis system on a chip, Science, 261 (1993) 895–897.

 [3] M.U. Kopp, A.J. De Mello, A. Manz, Chemical amplification: continuous- flow PCR on a chip, Science, 280 (1998) 1046–1048.

 [4] A. Manz, H. Becker, Parallel capillaries for high throughput in electrophoretic separations and electroosmotic drug discovery systems, Transducers 97, Int. Conf. Solid-State Sens. Actuators, 2 (1997) 915–918.

 [5] N. Chiem, D.J. Harrison, Microchip-based capillary electrophoresis for immunoassays: analysis of monoclonal antibodies and theophylline, Anal. Chem., 69 (1997) 373–378.

 [6] S.P. Shirmardi, M. Gandomkar, M.G.   Maragheh, M. Shamsaei, Preclinical Evaluation of a New Bombesin Analog for Imaging of Gastrin-Releasing Peptide Receptors, Cancer biotherapy and radiopharmaceuticals, 26, 3 (2011) 309-316.

 [7] J.D. Majumdar, Underwater welding-present status and future scope, Journal of Naval Architecture and Marine Engineering., 3, 1 (2006) 38-47.

  [8] J. Aubin, L. Prat, C. Xuereb, C. Ourdon, Effect of microchannel aspect ratio on residence time distributions and the axial dispersion coefficient, Elsevier, 48, 1 (2008) 554-559.

 [9] B. Choondal, V. Suresh Garimella, Microscale Thermophysical Engineering, 5 (2001) 293–311.

 [10] J. Mazumder, Laser Welding, in Laser Material­ Processing, North-Holland, Amesterdam, (1983) 113-200.

 [11] W.M Steen, Laser material processing—an overview, Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, 5, 4 (2003) S3-S7.

  [12] D. Lee, J. Mazumder, Effects of laser beam spatial distribution on laser-material interaction, Journal of Laser Applications, 28, 3 (2016) 032003-16.

 [13] Y.P. Raizer, Breakdown and heating of gases under the influence of a laser beam, Sov. Phys. Usp.8, (1966) 650–673.

 [14] H. Pazokian, S. Safaei, M. Mollabashi, H. Amiri, Microfluidic chip fabrication with laser micromachining, Journal of atomic and molecular Physics, 24 (1394).

 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Fabrication of a T Shape Microfluidic Chip on PMMA by Laser Ablation and Welding

نویسندگان [English]

  • H Pazokian 1
  • S Safaei 2
  • H Amiri 1
  • M Mollabashi 2
1 Photonics and Quantum Technologies Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box: 14399511-13, Tehran-Iran
2 Atomic and Molecular Group, Department of Physics, Iran University of Science and Technology, P.O.Box: 16846-13114, Tehran – Iran
چکیده [English]

Microfluidic chips are commonly used in many industrial and nuclear medicine applications. The biomolecules are labeled with radio nucleoids for increasing the image resolution in nuclear imaging. Labeling of biomolecules with radio nucleoids is an important subject in recent applications of the microfluidic chips. In this paper fabrication of a T-shape microfluidic chip on Polymethylmethacrylate (PMMA) polymer was investigated. The effect of the experimental parameters such as scanning velocity, pulse repetition rate, and laser fluences on the dimensions and the quality of the microchannels were investigated. A two-dimensional T-shape microchannel was fabricated on a PMMA sheet of 1cm×1cm×0.5cm, under the optimum experimental conditions. A polymer sheet with 2D-microchannels was welded to another PMMA sheet with laser welding for the formation of a 3-dimensional microfluidic chip. Two-dimensional microchannels were fabricated with CO2 and second harmonic of Nd:YAG lasers, both in pulsed mode of operation. Continues and pulse CO2 lasers were both used for welding and formation of three-dimensional microchannels

کلیدواژه‌ها [English]

  • PMMA Polymer
  • CO2 laser
  • Nd:YAG laser
  • Microfluidic chip
  • laser ablation and welding
[1] S.C. Terry, J.H. Jerman, J.B. Angell, A gas chromatographic air analyzer fabricated on a silicon wafer, IEEE Trans. Electron Devices, ed., 26 (1979) 1880–1886.

 [2] D.J. Harrison, K. Fluri, K. Seiler, Z. Fan, C.S. Effenhauser, A. Manz, Micromachining a miniaturized capillary electrophoresis-based chemical analysis system on a chip, Science, 261 (1993) 895–897.

 [3] M.U. Kopp, A.J. De Mello, A. Manz, Chemical amplification: continuous- flow PCR on a chip, Science, 280 (1998) 1046–1048.

 [4] A. Manz, H. Becker, Parallel capillaries for high throughput in electrophoretic separations and electroosmotic drug discovery systems, Transducers 97, Int. Conf. Solid-State Sens. Actuators, 2 (1997) 915–918.

 [5] N. Chiem, D.J. Harrison, Microchip-based capillary electrophoresis for immunoassays: analysis of monoclonal antibodies and theophylline, Anal. Chem., 69 (1997) 373–378.

 [6] S.P. Shirmardi, M. Gandomkar, M.G.   Maragheh, M. Shamsaei, Preclinical Evaluation of a New Bombesin Analog for Imaging of Gastrin-Releasing Peptide Receptors, Cancer biotherapy and radiopharmaceuticals, 26, 3 (2011) 309-316.

 [7] J.D. Majumdar, Underwater welding-present status and future scope, Journal of Naval Architecture and Marine Engineering., 3, 1 (2006) 38-47.

  [8] J. Aubin, L. Prat, C. Xuereb, C. Ourdon, Effect of microchannel aspect ratio on residence time distributions and the axial dispersion coefficient, Elsevier, 48, 1 (2008) 554-559.

 [9] B. Choondal, V. Suresh Garimella, Microscale Thermophysical Engineering, 5 (2001) 293–311.

 [10] J. Mazumder, Laser Welding, in Laser Material­ Processing, North-Holland, Amesterdam, (1983) 113-200.

 [11] W.M Steen, Laser material processing—an overview, Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, 5, 4 (2003) S3-S7.

  [12] D. Lee, J. Mazumder, Effects of laser beam spatial distribution on laser-material interaction, Journal of Laser Applications, 28, 3 (2016) 032003-16.

 [13] Y.P. Raizer, Breakdown and heating of gases under the influence of a laser beam, Sov. Phys. Usp.8, (1966) 650–673.

 [14] H. Pazokian, S. Safaei, M. Mollabashi, H. Amiri, Microfluidic chip fabrication with laser micromachining, Journal of atomic and molecular Physics, 24 (1394).