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PolyJet in Microfluidics
Case Study

PolyJet 기술을 사용한 3D 프린팅 미세 유체 공학.

September 14, 2023

이 사례 연구에서는 3D 프린팅 미세 유체 공학과, 유연한 소재가 압력 기반 밀봉을 가능하게 하는 방법을 살펴봅니다.

개요

미세 유체 공학은 미세 채널을 사용하여 소량의 유체를 처리하거나 조작하는 시스템에 관한 연구입니다. 다학제 분야인 미세 유체 공학은 분석 화학, 공학 및 의료 분야에 응용됩니다. 미세 유체 공학의 최근 연구는 랩온어칩(LOC) 장치라는 마이크로시스템을 개발하는 데 기여했습니다. LOC는 크기가 불과 밀리미터에서 몇 평방 센티미터에 이르는 단일 장치에 여러 실험실 기능을 통합합니다.

부분적으로 미세 유세 채널로 인해 이러한 마이크로시스템은 제한된 유체 샘플에 대한 광범위한 분석을 가능하게 하는 등 다양한 이점을 제공합니다. 이러한 미세 유체 소자의 전통적인 제조 공정은 비용이 많이 들고 몇 가지 복잡한 단계가 필요합니다. 일반적으로 이 공정은 포토레지스트로 패터닝된 실리콘 웨이퍼로 시작하여, UV 광선으로 경화되고 PDMS 같은 폴리머로 감싸져야 합니다. 이 프로세스는 약 8시간이 소요될 수 있으며 동일한 칩을 여러 개 만들기가 어렵습니다. 또한 전통적으로 가공된 칩은 매우 섬세하고 치핑과 필링에 취약합니다.
Microfluidics in action.

노동 집약적이고 시간이 많이 소요되는 전통 방법에 비해, 3D 프린팅 미세 유체 소자는 더 빠르고 쉽게 맞춤화할 수 있고 더 나은 재현성을 제공합니다. 

Application of Microfluidics

응용 분야 개요

Saint Louis University 화학과와 Michigan State University 의생명공학과의 연구원들은 PolyJet 기술™을 미세 유체 장치 제조에 활용할 수 있는 가능성을 유망하게 보고 있습니다. 노동 집약적이고 시간이 많이 소요되는 전통 방법에 비해, 3D 프린팅 미세 유체 소자는 더 빠르고 쉽게 맞춤화할 수 있고 더 나은 재현성을 제공합니다. 기존의 제조 제약이 없다는 것이 PolyJet 기술의 주요 이점입니다. PolyJet 3D 프린터의 고해상도 기능을 사용하면 소형 폐쇄형 채널 같이 미세 유체 공학에 필요한 복잡한 형상을 더 빠르고 노동 집약적으로 만들 수 있습니다. PolyJet 기술은 일반적으로 미세 유체 소자를 만드는 데 필요한 여러 공정을 대체하여 UV 경화 및 레이어링이 필요 없습니다.


PolyJet 3D 프린터를 사용하여 팀은 30분 이내로 미세 유체 칩을 생산할 수 있습니다. 전통적으로 3D 프린팅 미세 유체 소자에는 심각한 결점이 있었지만, PolyJet 기술은 표면 품질, 광학 투명도 및 재료 선택 같은 문제에 솔루션을 제공합니다. PolyJet 3D 프린터의 고해상도를 통해 서펜틴 채널처럼 복잡한 형상을 가진 진정한 미세 유체 채널(125 x 54μm)을 제작할 수 있습니다. PolyJet 3D 프린터는 또한 다중 재료 기능과, 질감 및 투명도가 다양한 재료를 제공합니다. 많은 미세 유체 소자는 광학 검출을 위해 투명성이 필요합니다. 연구팀은 미세 유체 칩의 커버 레이어에 반투명 아크릴 시뮬레이션 VeroClear™를 사용했습니다. 또한 포트 및 월드-투-칩 연결을 위해 고무와 유사한 Tango+를 사용하여 핵심 압력 기반 씰링 및 연결 튜브를 구성할 수 있었습니다.


연구팀은 PolyJet 재료가 복잡한 생물학적 시료 분석과 저분자의 광학 분석에 모두 적합하다는 것을 발견했습니다. PolyJet 기술을 활용하면 전통적인 수단을 통해 만든 것보다 내구성이 뛰어나고 쉽게 재현할 수 있으며 더 효율적으로 생산할 수 있는 미세 유체 소자를 만들 수 있습니다. 연구팀의 3D 프린팅 및 미세 유체 공학에 대한 연구는 Analytical Chemistry 및 Analyst 저널에 게재되어 있으며 온라인에서 모두 제공됩니다.

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