デジタル光処理 (DLP) 技術を使用してマイクロ流体チップを作成できますか?

この投稿は warrior bear によって 2022-12-15 22:20 に最後に編集されました

はじめに: 現在、3D プリントは医療分野で広く利用されており、その規模も日々拡大しています。マイクロ流体工学は、重要ではあるものの、あまり議論されていない中核技術の 1 つです。マイクロ流体デバイス（マイクロ流体チップ）は過去 30 年間に登場し、がん研究、薬物スクリーニング、薬物送達、分子診断など、さまざまな生物医学アプリケーションに急速に組み込まれてきました。さらに、これらの重要なデバイスの製造には積層造形も使用されます。
2022年12月15日、Antarctic Bearは、ギリシャのテッサロニキにあるアリストテレス大学薬学部が最近発表した「デジタル光処理（DLP）3Dプリンティングを使用したマイクロ流体デバイスの製造/デジタル光処理（DLP）3Dプリンティングを使用したマイクロ流体デバイスの製造」と題する研究論文で、DLPを使用してマイクロ流体デバイスを製造する方法が実証されていることを知りました。この論文は、エレフテリオス・アンドリオティス、パラスケヴィ・キリアキ・モノウ、ディミトリオス・ファトゥロスの3名が共同執筆した。

前述したように、マイクロ流体デバイスは近年ますます普及してきています。しかし、マイクロ流体とは一体何なのでしょうか?マイクロ流体工学とは、顕微鏡的スケールでの液体の操作を指します。高速反応、最小限のサンプル消費、高い収量を実現します。一方、マイクロ流体デバイス、またはマイクロ流体チップは、材料にエッチングまたは成形された一連の微細チャネルです。従来、マイクロ流体デバイスはガラス、シリコン、ポリジメチルシロキサン (PDMS) で作られています。しかし、積層造形法を使用して製造されるケースも増えてきています。
△研究者が作ったマイクロ流体チップステレオリソグラフィー（SLA）とデュアルフォトポリマー化（2PP）は、高精度で小型の部品を製造できるため、マイクロ流体チップの製造によく使用されますが、これらが唯一の選択肢ではなくなりました。アリストテレス大学の研究者らは、デジタル光処理（DLP）を使用してマイクロ流体デバイスを製造する方法を概説した。この作業は、ギリシャに拠点を置く有名な3Dプリント研究所であるLino3Dの協力を得て達成された。

マイクロ流体チップの作成<br /> デジタルライトプロセッシング (DLP) は、光重合の原理を利用した付加製造プロセスです。ただし、レーザーを使用して点ごとに硬化させる SLA や LCD と比較して、DLP はビデオプロジェクターを使用して樹脂を層ごとに迅速かつ正確に硬化させます。 EnvisionTEC（現在のETEC）はこの技術の創始者であり、研究者らがマイクロ流体デバイスの開発を依頼した企業です。
具体的には、E-RigidForm アンバー樹脂と ETEC D4K 3D プリンターを使用してマイクロ流体チップを作成することにしました。このポリウレタンのような樹脂は、強くて硬く丈夫な最終用途部品を印刷できるため、優れた性能を発揮します。それに加えて、熱変形能力に優れ、最も重要なのは耐水性であり、これはもちろん液体を扱うときに重要です。
△マイクロ流体チップの設計を示す CAD ファイルまた、D4K はジュエリーや歯科などさまざまな分野を含め、デスクトップ上で高解像度の部品を製作することで知られています。 ETEC によれば、このプリンターは標準的な DLP プリンターの中で最速の速度を誇るだけでなく、非常に細かいディテールを備えた極めて精密な部品を印刷することもできます。もちろん、これは非常に重要です。マイクロ流体デバイスは顕微鏡レベルで作成され、目的に合わせて完璧に作られなければならない非常に詳細なチャネルが含まれるからです。
チップ自体を作成するために、研究者はまず AutoCAD 2019 で設計し、次にそれを STL ファイルとしてエクスポートしました。設計では、チャネルの幅を 700 μm に設定し、入口と出口の両方にルアーロックを装備してチューブの接続を容易にしました。印刷時には、レイヤーの高さを 1 ミクロンに設定しました。

印刷自体は成功したものの、研究者たちはその後、入口と出口のポートを詰まらせていた残留液体樹脂を除去する方法を見つける必要がありました。イソプロピルアルコール (99.9%) による洗浄は効果がなかったため、PostProcess Technologies の自動樹脂除去機 DEMI 400 を使用することにしました。これにより、研究者は品質を維持しながら印刷物をきれいにすることができます。最終結果は成功であり、これらの技術を使用したさらなるアプリケーションへの道が開かれることが期待されます。 Lino3D の詳細については、こちらをご覧ください。同社はこれらのチップの作成に大きな役割を果たしました。

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