ガラス3Dプリントによるマイクロ流体圧力センサーの光ファイバ屈折率測定による検証

Glass 3D printing of microfluidic pressure sensor interrogated by fiber-optic refractometry.

• Qi Zhang
• Jincheng Lei
• Yizheng Chen
• Yongji Wu
• Hai Xiao

抄録

このレターでは、統合された添加剤とサブトラクティブ製造（IASM）法によって製造された圧力検出機能を持つ新規な溶融シリカマイクロ流体デバイスを報告します。このセンサーは、キャピラリーと3Dプリントされたガラス製のリザーバーで構成されており、圧力下でのリザーバーの体積変化がキャピラリー内の液面偏差を顕在化させ、小さな圧力変化から大きな液面変化への変換を実現します。このユニークなIASM法の設計の柔軟性のおかげで、提案されたマイクロ流体デバイスは、液体-ガラス温度計の構成で製造されており、リザーバーは、新しい3D印刷支援ガラスボンディングプロセスに続いて封印されています。そして、液体レベルは、マルチモード干渉（MMI）効果に基づいて光ファイバセンサによって尋問されています。この提案されたマイクロ流体デバイスは、それが設計に柔軟性があり、良好な化学的および機械的安定性、および調整可能な感度と範囲を維持するため、化学的および生物医学的センシングのために魅力的である。

This letter reports a novel fused silica microfluidic device with pressure sensing capability that is fabricated by integrated additive and subtractive manufacturing (IASM) method. The sensor consists of a capillary and a 3D printed glass reservoir, where the reservoir volume change under pressure manifests liquid level deviation inside the capillary, thus realizing the conversion between small pressure change into large liquid level variation. Thanks to the design flexibility of this unique IASM method, the proposed microfluidic device is fabricated with liquid-in-glass thermometer configuration, where the reservoir is sealed following a novel 3D printing assisted glass bonding process. And liquid level is interrogated by a fiber-optic sensor based on multimode interference (MMI) effect. This proposed microfluidic device is attractive for chemical and biomedical sensing because it is flexible in design, and maintains good chemical and mechanical stability, and adjustable sensitivity and range.