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研究背景

微流控技術廣泛應用于不同領域，例如分析化學、微生物分析和即時醫療應用的芯片實驗室設備（lab-on-chip）等，來幫助控制微小流體。集成化是微流控設備的關鍵所在，而小型化的微流體系統不能實現液體的湍流混合，擴散式混合作為主要的混合流程則需要借助很長的微通道來實現。這會占用設備的面積，或者實施耗時的微納加工技術來制造復雜的混合元件。

 Nansocribe光刻系統制造3D多級微流控混合器

近日，來自不來梅大學微型傳感器、致動器和系統(IMSAS)研究所的科學家們發明了一種全新的微流道混合方式，即通過堆疊彼此交替的液流來減少擴散長度，并提出了微流控混合的新概念：多級互換混合器。科研人員使用Nanoscribe公司的3D打印系統，將自由形式3D微流控混合元件集成到預制的晶圓級二維微流道中。該微型混合器可以處理高達100微升/分鐘的高流速樣品，適用于藥物和納米顆粒制造，快速化學反應、生物學測量和分析藥物等各種不同應用。

上圖：在預制的二維微流道中3D打印制作壁厚約為2µm的螺旋狀結構三級微流控混合器。

圖片來自于Martin Oellers, Frieder Lucklum and Michael J. Vellekoop, University of Bremen

 Nansocribe雙光子聚合技術光刻系統

互換式混合器是通過基于雙光子聚合原理（2PP）的Nanoscribe光刻系統來實現制作的。Nanoscribe系列光刻系統具有超高設計自由度和*精度的特點，能將復雜形狀的3D微流體混合器定位到二維微流體通道中。這種制全新的制造方法將3D微納結構集成到了預制的晶圓級二維微流體通道中，突出了傳統光刻和雙光子聚合技術的完美兼容性和優異性能。

SEM圖片來自于: Martin Oellers, Frieder Lucklum and Michael J. Vellekoop, University of Bremen

通過使用Nanoscribe的 Photonic Professional打印系統制作的微流控元件*嵌入進預制的二維微流道系統中；科學家們運用Nanoscribe的3D微納加工技術將自由形式的3D微流體混合器直接做成微流體芯片。每個微納混合器都能在30秒內制作完成，從而確保了在一小時內完成加工整個晶圓。這要歸功于Nanoscribe3D微納加工技術，可以實現混合器的快速制作，即從電腦模型設計（CAD）到打印樣品的一步式操作流程。此外，在不增加原型設計成本的基礎上還可以實現添加或刪除設計元素的功能，以測試混合性能。所有的混合器元件都能確保*的機械穩定性以適應預設的微流道，從而降低泄露風險。

Nanoscribe Photonic Professional GT2系統使用雙光子聚合(2PP)來產生幾乎任何3D形狀：晶格、木堆型結構、自由設計的圖案、順滑的輪廓、銳利的邊緣、表面的和內置倒扣以及橋接結構。該系統結合了設計的靈活性和操控的簡潔性，以及廣泛的材料-基板選擇。因此，它是一個理想的科學儀器和工業快速成型設備，適用于多用戶共享平臺和研究實驗室。

Photonic Professional GT2   雙光子微納3D打印設備

Quantum X                            灰度光刻微納打印設備

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