迅速かつ均一な混合を目的としたドーナツ型マイクロミキサーの製作と混合評価

用于快速均匀混合的环形微混合器的制造和混合评估

• 批准号: 26922012
• 负责人: 高田 紀子
• 金额: $ 0.32万
• 依托单位: Institute for Molecular Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014 至 2015
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-26922012/
• 关键词: マスクレス露光装置; グレースケール露光; PDMS流路

本研究では、高速2液混合を目的としたドーナツ型マイクロミキサーの製作を試みた。ドーナツ型マイクロミキサーとは、流路の断面形状が円形であり、溶液Aの中心部分を溶液Bが同心円状に流れることで2液の接触面積を大きくし、さらに拡散による移動距離を短くすることによって迅速な混合を目指すものである。フォトリソグラフィで製作したレジストパターンを鋳型にPDMS樹脂で成型を行い、貼り合わせることで製作を行った。具体的な内容を下記に示す。1. 断面が半円の突起形状でかつ直径の異なるレジストパターンを同一平面上に配置ガラス基板(40×30(mm))上に、幅が40μm(溶液A)と30μm(溶液B)、長さが縦20mm、横30mmの十字型流路を製作した。レジストには、ポジ型であること、化学増幅型でないこと、厚さが20～30μm塗布できることを選定基準とし、東京応化工業(株)の「PMER P-HA 1300PM」を使用した。断面が半円の突起形状でかつ直径の異なるレジストパターンの製作は、マスクレス露光装置が有するグレースケール機能を利用して、露光箇所ごとに露光量を調整することで行った。深さに応じた露光量は、あらかじめ実験により求めた露光量とレジスト深さとの関係を示す二次関数を用いて算出した。この技術が可能になることで、形状の面で生体内の血管のより忠実な再現や、流路内に突起を作ることによる混合の促進等が期待できる。2. PDMS樹脂による成型製作したレジストパターンを鋳型にPDMS樹脂で成型を行い、半円の溝をもつ流路を対になるように2個製作した。3. PDMS流路同士の貼り合わせ成型したPDMS流路の接着面に対して酸素プラズマ処理を行い貼り合わせることで、断面形状が円形の流路を製作する。その際マイクロレベルの位置合わせが必要となるが、これはマスクアライナーの位置合わせ機構を利用して行った。十字型流路の流路末端4箇所を全て合わせることは難しく、大きい箇所で40μm程度の位置合わせ誤差が生じた。

在这项研究中，我们尝试创建一种环形微混合器，用于高速混合两种液体。环形微混合器具有圆形横截面流道，溶液B同心地流过溶液A的中心，增加了两种液体之间的接触面积并缩短了扩散的距离，目的是快速混合混合物。 。使用PDMS树脂将通过光刻形成的抗蚀剂图案模制成模具，并将各部分粘合在一起。具体内容如下所示。 1. 将具有半圆形突起和不同直径的抗蚀图案放置在玻璃基板（40 x 30（mm））的同一平面上，宽度为40μm（溶液A）和30μm（溶液B），长度为A十字。制作了长度为20毫米、宽度为30毫米的“形”通道。所使用的抗蚀剂是东京应化工业株式会社的“PMER P-HA 1300PM”，选择的标准是它是正型，不是化学放大型，并且可以涂敷一定厚度的抗蚀剂。 20至30μm。通过使用无掩模曝光装置的灰度功能调整每个曝光位置的曝光量，产生具有半圆形突起形状和不同直径的抗蚀剂图案。使用表示曝光量和抗蚀剂深度之间的关系的二次函数来计算取决于深度的曝光量，该二次函数是通过实验预先确定的。如果这项技术成为可能，我们可以期望能够更忠实地再现体内血管的形状，并通过在流道内创建突起来促进混合。 2.用PDMS树脂模制将所创建的抗蚀剂图案用作模具并用PDMS树脂模制以创建两对具有半圆形凹槽的通道。 3. PDMS通道的粘合模制的PDMS通道的粘合表面经过氧等离子体处理并粘合在一起以形成具有圆形横截面形状的通道。这时候就需要进行微观层面的定位，这是利用光罩对准器的定位机构来完成的。十字形通道的四个端部很难对齐，在大的位置会出现约40μm的对齐误差。