WO2008031968A1 - Procede de fabrication d'un dispositif microfluidique. - Google Patents

Procede de fabrication d'un dispositif microfluidique. Download PDF

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WO2008031968A1
WO2008031968A1 PCT/FR2007/051878 FR2007051878W WO2008031968A1 WO 2008031968 A1 WO2008031968 A1 WO 2008031968A1 FR 2007051878 W FR2007051878 W FR 2007051878W WO 2008031968 A1 WO2008031968 A1 WO 2008031968A1
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glass
ceramic
screen
mixture
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PCT/FR2007/051878
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Hélène GASCON
Géraldine DUISIT
Edouard Brunet
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Saint-Gobain Glass France
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a microfluidic device.
  • Microfluidic devices are known structures used in chemistry, in particular in the following fields:
  • microreaction which aims to produce all kinds of compounds (molecules, particles, emulsions, etc.) from starting reagents introduced into a microfluidic device which acts as a synthesis reactor, microanalysis which aims to to detect specific compounds, and generally to measure their content, in samples of varied origin, in particular in biological fluids.
  • the microfluidic device here performs the function of detector.
  • microfluidic devices may be designed to function as heat exchangers, filters, mixers, extractors, separators (for example operating by electrophoresis), devices making it possible to generate drops of given dimension or solid particles, or as devices allowing to carry out particular operations (cell lysis, amplification of DNA, ).
  • microfluidic devices can be “open”, that is to say, be composed only of a single element on which are etched or deposited patterns delimiting microstructures, for example microchannels and microreservoirs.
  • microfluidic devices are "closed”; they comprise two elements, in the form of a plate or sheet, which are juxtaposed and bound together, and at least one of the elements being etched or patterned on the surface facing the other element to form the microstructures, which microstructures are fluid-tight.
  • the microfluidic devices have openings in the element (s) which open into one or more of the microstructures for the introduction and evacuation of fluids.
  • microstructures In the microstructures, a very small volume of fluids is stored or circulated for the purpose of either reacting the compounds contained in these microstructures. Fluids (together or with compound (s) previously introduced into the microfluidic device), or to mix or separate the constituents of a portion of a fluid to analyze their chemical properties and / or within or outside the microfluidic device. It is also possible to circulate a fluid in a microstructure simply to measure one of its chemical or physical properties.
  • the microstructures have a substantially square, rectangular, trapezoidal, oval or circular cross-section, and a thickness that varies from 1 to 1000 ⁇ m, preferably from 10 to 500 ⁇ m.
  • the dimensions of the microstructures vary according to whether it is a channel, a reservoir or a connecting element thereof; most often, the width is between 10 and 1000 microns, the length can range from a few millimeters to several centimeters and the surface can vary from 1 to 100 square centimeters.
  • microfluidic devices can be made of materials of different kinds.
  • the polymers are sensitive to organic solvents (they have a tendency to dissolve and swell), are difficult to withstand prolonged treatments at temperatures above 200-300 ° C, deform under the effect of pressure, and are not completely inert chemically (they can adsorb compounds present in the fluids, possibly to salve them later).
  • the surface condition of the polymers is difficult to control, in particular because it can change over time.
  • some polymers are not adapted to detection techniques operating by spectroscopy in general, in particular Raman, because of the disturbances they may cause.
  • silicon is expensive, is not compatible with certain fluids, is not transparent and its semiconductor nature prevents any implementation of electrodynamic and electroosmotic pumping techniques for fluids.
  • the methods used to form the microstructures such as photolithography and DRIE ("Deep Reactive Ion Etching" in English) are expensive because they require working in protected enclosures placed under a controlled atmosphere, and - Metals are likely to corrode, are not transparent or compatible with some biological fluids.
  • the channels can be obtained by physical etching, in particular by sand blasting and by irradiation using a CO 2 laser (JP-A-2000-298109), or by etching chemical glass directly or a consolidated layer based on a glass powder previously deposited on the glass (JP-A-2003-299944).
  • etching processes can alter the surface of the glass element by making it capable of diffusing light, so that it is no longer possible to use optical detection methods operating in the visible with this type of microfluidic device.
  • the etched surface has a roughness level too high for the intended application that it is necessary to correct by applying additional treatments, for example thermal or chemical, for example with an acid.
  • microstructures can also be obtained by vacuum forming a precursor material of a glass, a glass-ceramic or a ceramic on the glass element (FR-A-2830206). This method requires specific evacuation devices, which are all the more expensive as the elements to be treated have significant dimensions.
  • a first subject of the invention relates to a method of manufacturing an "open" microfluidic device comprising a substrate provided with at least one microstructure, in particular in the form of a channel or a reservoir, a process which comprises the steps of to: a) serigraphically depositing a mixture of a glass precursor material, a glass-ceramic or a ceramic, and an organic medium on said substrate made of a material selected from glass, glass-ceramic and ceramic, to form at least one screen-printed pattern according to a desired pattern, each pattern corresponding to a microfluidic device, and b) to bake the screen-printed pattern (s) at a temperature to melt bond the precursor material to the substrate.
  • the method according to the invention is advantageous in that it comprises a screen printing step which allows in particular the printing of several patterns on the same substrate.
  • Screen printing is a printing technique well known to those skilled in the art; it is economical, allows to obtain a high productivity and can adapt to patterns having a very varied form.
  • the patterns are formed by screen printing by passing the mixture of precursor material of glass, glass ceramic or ceramic and organic medium through a screen on which is printed the model to be reproduced on the substrate.
  • the precursor material of step a) must be able to melt to give a glass, a glass ceramic or a ceramic at a temperature below the melting temperature of the substrate, and thus obtain the fusion bond of the material to the substrate.
  • this material is in the form of a fine powder which has a sufficiently small particle size to be able to pass through the meshes of the screen-printing screen, for example an average size not exceeding 100 ⁇ m, of preferably between 1 and 50 microns, and advantageously between 1 and 20 microns.
  • the powder has a monodisperse distribution.
  • the precursor material has a coefficient of thermal expansion close to that of the substrate in order to avoid the appearance of tension after cooking and to limit the risks of breakage in the device. final microfluidic.
  • the difference between the coefficient of thermal expansion of the precursor material and the coefficient of thermal expansion of the substrate is less than or equal to 40 ⁇ 10 -7 K -1 , preferably less than or equal to 20 ⁇ 10 -7 K -1. and advantageously less than or equal to 10 ⁇ 10 -7 K -1 .
  • the glass precursor material is chosen from frits consisting of a lead oxide-based glass, for example FERRO C80F frit, of a glass based on zinc oxide and boron, for example FERN VN821 BJ frit, and a glass based on bismuth oxide, in particular of the following composition, in percentage by weight: Bi 2 O 3 50 - 70%
  • the organic medium has the function of conferring on the mixture a viscosity making it possible to pass through the screen and preserve the shape of the pattern on the substrate until the firing step. It can be chosen from the mediums known to those skilled in the art such as oils, especially pine or castor oil. The amount of medium in the mixture depends on the nature of the precursor material and the desired viscosity.
  • the mixture may also comprise other compounds that provide the channels with specific properties, for example one or more metal oxides or metals, or mineral compounds.
  • the screen printing screen is adapted to the conditions of application on the substrate.
  • the screen has a small mesh opening in order to obtain a good resolution of the pattern (s) to be printed.
  • the screen is chosen to allow the deposition of the mixture with a thickness of between 1 and 1000 microns, preferably less than or equal to 200 microns. If necessary, it is possible to carry out several successive deposits in order to obtain greater mixing thicknesses on the substrate.
  • the substrate on which the pattern (s) is (are) applied can be made of glass, glass ceramic or ceramic. Although it may vary to a large extent, the thickness of the substrate is preferably low, especially less than 4 mm, advantageously less than or equal to 2 mm, and more preferably less than or equal to 1 mm.
  • the substrate is made of glass, in particular silico-soda-lime or borosilicate.
  • the substrate may be coated with a functional layer on all or part of the face on which said at least one pattern is deposited, the functional layer may be continuous or discontinuous, in particular to form identical or different patterns patterns screen printing.
  • conductive layers in particular electric, heating, insulating, hydrophilic or hydrophobic, adsorbent layers of one or more constituents of the fluid (s) introduced into the microfluidic device.
  • catalytic in particular photocatalytic, metallic, in particular allowing the detection by magnetic methods, with mirror effect, anti-reflection, low emissivity, anti-icing, anti-fog, anti-solar ....
  • Conductive layers are preferred, in particular because they allow the realization of electrodes, and the metal layers because they allow the use of in situ detection methods in microstructures, especially in the channels.
  • the substrate may also comprise microstructures on all or part of the face on which the screen printing mixture is deposited.
  • the substrate advantageously has large dimensions so that several patterns can be screen printed simultaneously, and therefore a large number of microfluidic devices can be obtained in a single operation.
  • the pattern (s) is sieved at a temperature sufficient to melt the precursor mixture and allow it to bind to the substrate in a durable manner.
  • the temperature of the firing depends on the nature of the precursor material, the substrate and optionally the functional layers and microstructures present on the face intended for depositing the screen printing mixture.
  • the firing temperature is higher than the melting temperature of the precursor material, preferably at least 50 ° C, and lower than the melting temperature of the substrate.
  • the firing temperature is most often lower than the lower annealing temperature (temperature at which the glass has a viscosity equal to 10 14 5 poise, "strain point" in English) increased by 200 ° C. .
  • the duration of the cooking can vary from 1 to 50 minutes, preferably from 3 to 20 minutes.
  • the firing step begins at a low temperature so as to initially obtain a consolidation of the precursor material and the elimination of the organic medium, and in a second time to melt bond the precursor material to the substrate.
  • the cooling rate is preferably less than 200 ° C per minute, preferably between 5 and 100 ° C per minute.
  • Another object of the invention relates to a method of manufacturing a "closed" microfluidic device comprising at least two substrates and at least one microstructure, characterized in that it comprises the steps of: a) depositing by screen printing a mixture of a glass precursor material, a glass-ceramic or a ceramic, and an organic medium on a first substrate to form at least one screen-printed pattern according to a desired pattern, said first substrate being of a material selected from the group consisting of glass, the glass ceramic and ceramic, and each pattern corresponding to a microfluidic device, b) optionally drying the pattern (s) sieved (s) at a temperature sufficient to allow the elimination of the organic medium, c) deposit a second substrate in a material chosen from glass, glass-ceramic and ceramic, identical to or different from said first substrate, on the pattern (s), and (d) baking the assembly obtained at a temperature which makes it possible to bind by fusion the precursor material and the substrates.
  • Step a) is carried out under the same conditions as
  • step b) the pattern (s) is subjected to heat treatment to effect drying and to eliminate the organic medium.
  • This treatment aims to prevent the formation of bubbles from the decomposition of the medium during the subsequent firing step, these bubbles being capable of creating within the precursor material pores that interfere with the good sealing of the final microfluidic device.
  • the temperature depends on the nature of the medium used; in general, it is between 50 and 200 ° C, preferably of the order of 100 ° C.
  • the duration of the drying can vary from 1 to 30 minutes, preferably 1 to 20 minutes.
  • the drying also makes it possible to temporarily fix the pattern (s) on the first substrate and to improve their mechanical strength when placing the second substrate in the next step c).
  • the second substrate may be identical to the first substrate, or be different in size and / or the nature of the material that constitutes it and / or the functional layers and / or microstructures present on the surface of the face opposite the patterns.
  • the second substrate is made of the same material as the first substrate.
  • the second substrate may comprise on said face one or more screen-printed patterns based on a precursor material compatible with that of the first substrate, with the aim of increasing the thickness of the microstructures in the microfluidic device (s) (s). ).
  • the coefficient of thermal expansion of the second substrate is compatible with that of the precursor material present on the first substrate, and therefore is also compatible with that of the first substrate.
  • the assembly of the substrates and screen-printed patterns is fired at a temperature permitting the melting of the precursor material of glass, glass-ceramic or ceramic so that the two substrates are bonded by the glass, the glass-ceramic or the ceramic.
  • ceramic by forming microstructures impervious to liquid and gaseous fluids.
  • the firing temperature must be greater than the melting temperature of the precursor material and be lower than the melting temperature of the substrate having the lowest melting point.
  • the firing temperature is lower than the lower annealing temperature of the substrate having the lowest bottom annealing temperature increased by 200 °.
  • the cooking time varies from 1 to 50 minutes, preferably
  • spacers may be arranged between the substrates in order to keep the distance separating them constant.
  • the spacers are generally placed on one and / or the other substrate, before these are assembled and cooked to bind them together. They are preferably arranged on the first substrate.
  • the spacers may be introduced into the precursor material before application to the substrate (s), for example in the form of particles of size adapted to the desired spacing and made of a material that is resistant to cooking.
  • the particles are spherical.
  • the spacers may also be introduced into a precursor mixture identical or different from that which constitutes the pattern (s) and applied separately outside the patterns, for example in the separation zones of the patterns (between the patterns) or in the peripheral zone of the first and / or second substrate.
  • the mixture may be deposited in the form of dots, continuous or discontinuous lines on all or part of the aforementioned zone.
  • the spacers may furthermore be distinct elements of appropriate shape and size, for example balls, cylinders or cruciform elements which are deposited on the surface of one of the substrates. If necessary, the spacers can be held in place by means of an adhesive material leaving no residue after cooking.
  • the methods of the invention may comprise, in addition to the steps described above, the following steps:
  • the cutting can be carried out on the substrate after step a) of depositing the mixture, or on the substrate after the baking step b).
  • the cutting can take place on the first and / or second substrate.
  • the cutting of the first substrate is performed after step a) or b), advantageously after step d), and the cutting of the second substrate is performed after step d).
  • the first substrate is cut after step a), preferably after step b), and it is assembled with a second substrate of substantially identical size to the first cut substrate.
  • the two substrates are cut after step d).
  • the cutting can be performed by any known means, for example by means of a diamond wheel device, or with the aid of a laser. It is generally carried out between the patterns, at a distance adapted to the selected cutting mode, in areas that may have undergone treatment aimed at weakening the substrate (for example a pre-crack) or that have been materialized for example by a screen printing motif. adapted (the cut is made on the pattern), - The drilling of (s) in the substrate to connect the (the) microstructure (s) and the outside and thus allow the entry and exit of fluids.
  • the orifices may be on one and / or the other of the substrates.
  • the drilling is performed on the substrate before step a) or after step b) for open devices, and on the first substrate before step a) and / or on the second substrate after assembly for closed devices,
  • microfluidic (s) device (s) open (s) is performed by the method consisting of:
  • the manufacture of closed microfluidic device (s) is carried out by the method consisting of:
  • the functional layer is electrically conductive.
  • microfluidic devices obtained in accordance with the invention have microstructures having a substantially square or rectangular cross section, which may be slightly rounded at the level of the first substrate, having a depth of up to 1000 ⁇ m, preferably between 5 and 200 ⁇ m. and advantageously between 10 and 100 microns.
  • the all-glass devices are interesting in that the substrate (s) constituting them have a small thickness and are transparent, which allows their use in optical detection techniques. The invention will be better understood with reference to the following figures.
  • Figure 1 schematically describes the steps of the method for the manufacture of device (s) microfluidic (s) open (s) in three variants.
  • a screen screen (not shown) is placed on the bare substrate A, on which the desired patterns are reproduced and a precursor mixture of glass, glass ceramic or ceramic is passed through the screen by means of a screen. a squeegee.
  • patterns 1 are screen printed on the substrate.
  • the substrate is then heat-treated so as to effect the melting of the precursor mixture and to bind it durably to the substrate.
  • the microfluidic device 10 contains the microstructures 2.
  • the substrate A is coated with a functional layer 3, for example conducting electricity.
  • Screen printed patterns are deposited under the conditions of the first variant and the substrate is thermally treated to form the microfluidic device 10 which comprises the microstructures 2 'whose lower inner face is coated with the functional layer 3.
  • a polymer film 4 is applied to the patterns 1 after firing (upper face) so as to constitute a "cover" (device 10' a), on the glass substrate (lower face) to serve in particular as reinforcement (device 10'b) or on the lower and upper faces (device 10'c).
  • the substrate B comprises microstructures 5 etched on the surface, for example microchannels.
  • screen printed patterns 1 are deposited under the conditions of the first variant, by arranging the patterns with respect to the microstructures, and the substrate is thermally treated to form the microfluidic device 10 ".
  • the microstructures 2" thus obtained have a volume important.
  • Figure 2 also shows schematically the process steps for the manufacture of microfluidic device (s) closed (s) and the various microfluidic devices that can be obtained.
  • the substrate may be a bare substrate A, a substrate A coated with a functional layer 3 or a substrate B having microstructures etched on the surface.
  • screen printed patterns 1 are deposited under the conditions described in the first variant of FIG. 1.
  • the substrate provided with the patterns is heat-treated at a temperature ensuring the elimination of the medium and the consolidation of the screen-printed patterns 1.
  • the substrate coated with the patterns 1 is assembled with a second substrate which may be a bare substrate A, a substrate A coated with a continuous functional layer 3 ', a substrate A bearing screen printed patterns 1' or a substrate B comprising microstructures 4 engraved.
  • the combination of substrates is thermally treated at a temperature suitable for melting the precursor material of glass, glass ceramic or ceramic and bonding it to the substrates.
  • the microfluidic devices that can be obtained by combining the various substrates are noted from 100a to 10Oi.
  • the mixture is deposited on the glass sheet by means of a screen screen composed of 80 to 200 polyester threads per centimeter over a thickness of the order of 15 microns. It is then dried at 100 ° C for a few minutes.
  • a second sheet of silico-soda-lime glass of the same size as the first sheet, with circular holes opening into the rectangles defined above (2 holes per rectangle, 4 holes) is placed on the glass sheet bearing the silkscreened patterns. by reason).
  • the assembly formed by the two sheets is introduced into an oven and heated under the following conditions: raising the temperature to 600 ° C at a rate of 10 ° C per minute, holding at 600 ° C for 5 minutes and cooling to the room temperature at the rate of 10 ° C per minute.
  • the assembly is cut by a laser between the patterns on the two sheets of glass and the microfluidic devices are collected.
  • the channels of these devices have a depth of the order of 10 micrometers.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication de dispositifs microfluidiques « ouverts » par sérigraphie. Le procédé comprend les étapes consistant à a) déposer par sérigraphie un mélange d'un matériau précurseur de verre, d'une vitrocéramique ou d'une céramique, et d'un médium organique sur ledit substrat en un matériau choisi parmi le verre, la vitrocéramique et la céramique, pour former au moins un motif sérigraphié selon un modèle désiré, chaque motif correspondant à un dispositif microfluidique, et b) cuire le(s) motif(s) sérigraphié(s) à une température permettant de lier par fusion le matériau précurseur au substrat. Elle a également pour objet un procédé de dispositifs microfluidiques « fermés » par une feuille en verre, en vitrocéramique ou en céramique.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN DISPOSITIF MICROFLUIDIQUE
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif microfluidique. Les dispositifs microfluidiques sont des structures connues utilisées en chimie, en particulier dans les domaines suivants :
- la microréaction qui vise à produire toutes sortes de composés (molécules, particules, émulsions, ...) à partir de réactifs de départ introduits dans un dispositif microfluidique qui joue le rôle de réacteur de synthèse, - la microanalyse qui a pour but de détecter des composés spécifiques, et généralement de mesurer leur teneur, dans des échantillons de provenance variée, en particulier dans des fluides biologiques. Le dispositif microfluidique assure ici la fonction de détecteur.
Le rôle des dispositifs microfluidiques ne se limite pas cependant aux fonctions précitées; notamment, les dispositifs microfluidiques peuvent être conçus pour fonctionner en tant qu'échangeurs de chaleur, filtres, mélangeurs, des extracteurs, séparateurs (par exemple opérant par électrophorèse), dispositifs permettant de générer des gouttes de dimension donnée ou des particules solides, ou en tant que dispositifs permettant d'effectuer des opérations particulières (lyse cellulaire, amplification d'ADN, ...).
Ces dispositifs peuvent être « ouverts », c'est-à-dire n'être composés que d'un seul élément sur lequel sont gravés ou sont déposés des motifs délimitant des microstructures, par exemple des microcanaux et des microréservoirs. Plus généralement, les dispositifs microfluidiques sont « fermés » ; ils comprennent deux éléments, sous forme de plaque ou de feuille, qui sont juxtaposés et liés ensemble, et au moins un des éléments étant gravé ou étant muni de motifs sur la surface qui fait face à l'autre élément pour former les microstructures, lesquelles microstructures sont étanches aux fluides. En général, les dispositifs microfluidiques comportent des ouvertures dans l'(les) élément(s) qui débouchent dans une ou plusieurs des microstructures pour l'introduction et l'évacuation des fluides.
Dans les microstructures, on stocke ou on fait circuler un volume très faible de fluides dans le but soit de faire réagir les composés contenus dans ces fluides (ensemble ou avec un(des) composé(s) préalablement introduit(s) dans le dispositif microfluidique), soit de mélanger ou de séparer les constituants d'une partie d'un fluide afin d'analyser leurs propriétés chimiques et/ou physiques, à l'intérieur ou à l'extérieur du dispositif microfluidique. On peut aussi faire circuler un fluide dans une microstructure simplement pour mesurer une de ses propriétés chimique ou physique.
En général, les microstructures présentent une section sensiblement carrée, rectangulaire, trapézoïdale, ovale ou circulaire, et une épaisseur qui varie de 1 à 1000 μm, de préférence de 10 à 500 μm. Les dimensions des microstructures varient selon qu'il s'agit d'un canal, d'un réservoir ou d'un élément de connexion de ces derniers; le plus souvent, la largeur est comprise entre 10 et 1000 μm, la longueur peut aller de quelques millimètres à plusieurs centimètres et la surface peut varie de 1 à 100 centimètres carrés.
Les dispositifs microfluidiques peuvent être constitués de matériaux de différentes natures.
Ils peuvent être par exemple en polymère, silicium ou métal. Cependant, ces matériaux ne sont pas satisfaisants à de nombreux égards :
- les polymères sont sensibles aux solvants organiques (ils ont tendance à se dissoudre et à gonfler), résistent difficilement aux traitements prolongés à des températures supérieures à 200-300 °C, se déforment sous l'effet de la pression, et ne sont pas entièrement inerte chimiquement (ils peuvent adsorber des composés présents dans les fluides, éventuellement les relarguer par la suite). En outre, l'état de surface des polymères est difficile à contrôler, en particulier parce qu'il peut évoluer dans le temps. Enfin, certains polymères ne sont pas adaptés aux techniques de détection opérant par spectroscopie en général, en particulier Raman, du fait des perturbations qu'ils peuvent occasionner.
- le silicium est coûteux, n'est pas compatible avec certains fluides, n'est pas transparent et son caractère semi-conducteur empêche toute mise en œuvre de techniques de pompage électrodynamique et électroosmotique des fluides. De surcroît, les méthodes utilisées pour former les microstructures telles que la photolithographie et la DRIE (« Deep Reactive Ion Etching » en anglais) sont coûteuses car elles imposent de travailler dans des enceintes protégées placées sous une atmosphère contrôlée, et - les métaux sont susceptibles de se corroder, ne sont pas transparents ni compatibles avec certains fluides biologiques.
Pour remédier aux inconvénients précités, il a été proposé de fabriquer les dispositifs microfluidiques avec du verre, de la vitrocéramique ou de la céramique.
Ces matériaux sont appréciés pour leur caractère isolant qui autorise le transport des fluides par électrocinétique et électroosmose, leur inertie chimique, leur bon état de surface et leur aptitude à pouvoir être modifiés chimiquement en surface de manière durable. Le verre est préféré pour son coût, sa facilité de mise en œuvre et sa transparence qui permet la détection des composés présents dans les fluides par des méthodes optiques.
Sur un élément en verre, les canaux peuvent être obtenus par gravure physique, notamment par sablage (« sand blasting » en anglais) et par irradiation au moyen d'un laser CO2 (JP-A-2000-298109), ou par gravure chimique du verre directement ou d'une couche consolidée à base d'une poudre de verre préalablement déposée sur le verre (JP-A-2003-299944).
Toutefois, les procédés de gravure physique et chimique peuvent altérer la surface de l'élément en verre en la rendant apte à diffuser la lumière, de sorte qu'il n'est plus possible d'utiliser les méthodes de détection optique opérant dans le visible avec ce type de dispositif microfluidique. En outre, la surface gravée présente un niveau de rugosité trop important pour l'application visée qu'il est nécessaire de corriger en appliquant des traitements supplémentaires, par exemple thermique ou chimique, par exemple avec un acide.
Les microstructures peuvent encore être obtenues par mise en forme sous vide d'un matériau précurseur d'un verre, d'une vitrocéramique ou d'une céramique sur l'élément en verre (FR-A-2830206). Ce procédé requiert des dispositifs spécifiques de mise sous vide, lesquels sont d'autant plus onéreux que les éléments à traiter ont des dimensions importantes.
La présente invention a pour but de produire des dispositifs microfluidiques avec une productivité plus élevée et de manière plus économique que les procédés antérieurs. Un premier objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif microfluidique « ouvert » comprenant un substrat pourvu d'au moins une microstructure, notamment sous forme d'un canal ou d'un réservoir, procédé qui comprend les étapes consistant à : a) déposer par sérigraphie un mélange d'un matériau précurseur de verre, d'une vitrocéramique ou d'une céramique, et d'un médium organique sur ledit substrat en un matériau choisi parmi le verre, la vitrocéramique et la céramique, pour former au moins un motif sérigraphié selon un modèle désiré, chaque motif correspondant à un dispositif microfluidique, et b) cuire le(s) motif(s) sérigraphié(s) à une température permettant de lier par fusion le matériau précurseur au substrat.
Le procédé selon l'invention est avantageux en ce qu'il comprend une étape de sérigraphie qui permet notamment l'impression de plusieurs motifs sur un même substrat. La sérigraphie est une technique d'impression bien connue de l'homme du métier ; elle est économique, permet d'obtenir une productivité élevée et peut s'adapter à des motifs présentant une forme très variée.
Conformément à l'invention, on forme les motifs par sérigraphie en faisant passer le mélange de matériau précurseur de verre, de vitrocéramique ou de céramique et de médium organique à travers un écran sur lequel est imprimé le modèle à reproduire sur le substrat.
Le matériau précurseur de l'étape a) doit pouvoir fondre pour donner un verre, une vitrocéramique ou une céramique à une température inférieure à la température de fusion du substrat, et ainsi obtenir la liaison par fusion du matériau au substrat.
En général, ce matériau se présente sous la forme d'une poudre fine qui présente une taille de particules suffisamment faible pour pouvoir passer au travers des mailles de l'écran de sérigraphie, par exemple une taille moyenne n'excédant pas 100 μm, de préférence comprise entre 1 et 50 μm, et avantageusement comprise entre 1 et 20 μm. De préférence, la poudre a une distribution monodisperse.
En règle générale, le matériau précurseur présente un coefficient de dilatation thermique proche de celui du substrat afin d'éviter l'apparition de tension après la cuisson et de limiter les risques de casse dans le dispositif microfluidique final. Ainsi, l'écart entre le coefficient de dilatation thermique du matériau précurseur et le coefficient de dilatation thermique du substrat est inférieur ou égal à 40 x 10"7 K"1 , de préférence inférieur ou égal à 20 x 10"7 K"1, et avantageusement inférieur ou égal à 10 x 10"7 K"1. De manière avantageuse, le matériau précurseur de verre est choisi parmi les frittes constituées d'un verre à base d'oxyde de plomb, par exemple la fritte C80F de FERRO, d'un verre à base d'oxydes de zinc et de bore, par exemple la fritte VN821 BJ de FERRO, et d'un verre à base d'oxyde de bismuth, notamment de composition suivante, en pourcentage pondéral : Bi2O3 50 - 70 %
SiO2 15 - 30 %
B2O3 1 - 13 %
AI2O3 0,5 - 7 %
Na2O 0,5 - 7 % avantageusement satisfaisant la relation : Na2O + B2O3 + AI2O3 = 7,5 - 18 %.
Il s'est avéré que les frittes de ce dernier type de verre renfermant du bismuth permettent d'obtenir motifs transparents particulièrement recherchés.
Le médium organique a pour fonction de conférer au mélange une viscosité rendant possible le passage à travers l'écran et la conservation de la forme du motif sur le substrat jusqu'à l'étape de cuisson. Il peut être choisi parmi les médiums connus de l'homme du métier tels que les huiles, notamment de pin ou de ricin. La quantité de médium dans le mélange dépend de la nature du matériau précurseur et de la viscosité souhaitée. Le mélange peut encore comprendre d'autres composés permettant de doter les canaux de propriétés spécifiques, par exemple un ou plusieurs oxydes métalliques ou métaux, ou des composés minéraux.
L'écran de sérigraphie est adapté aux conditions d'application sur le substrat. De préférence, l'écran présente une faible ouverture de maille afin d'obtenir une bonne résolution du(des) motif(s) à imprimer.
En outre, l'écran est choisi de manière à permettre le dépôt du mélange avec une épaisseur comprise entre 1 et 1000 μm, de préférence inférieure ou égale à 200 μm. Le cas échéant, il est possible de procéder à plusieurs dépôts successifs afin d'obtenir des épaisseurs de mélange plus importantes sur le substrat.
Le substrat sur lequel est(sont) appliqué(s) le(s) motif(s) séhgraphié(s) peut être en verre, en vitrocéramique ou en céramique. Bien qu'elle puisse varie dans une large mesure, l'épaisseur du substrat est de préférence faible, notamment inférieure à 4 mm, avantageusement inférieure ou égale à 2 mm, et mieux encore inférieure ou égale à 1 mm.
De manière préférée, le substrat est en verre, notamment silico-sodo- calcique ou borosilicate. Le substrat peut être revêtu d'une couche fonctionnelle sur tout ou partie de la face sur laquelle ledit au moins un motif est déposé, la couche fonctionnelle pouvant être continue ou discontinue, notamment former des motifs identiques ou différents des motifs à sérigraphier.
A titre d'exemples de telles couches, on peut citer les couches conductrices, notamment de l'électricité, chauffantes, isolantes, hydrophiles ou hydrophobes, adsorbantes d'un ou plusieurs constituants du(des) fluide(s) introduits dans le dispositif microfluidique, catalytiques, notamment photocatalytiques, métalliques, notamment permettant la détection par des méthodes magnétiques, à effet miroir, anti-reflet, bas émissives, anti-givre, anti- buée, anti-solaire .... On préfère les couches conductrices, notamment parce qu'elles permettent la réalisation d'électrodes, et les couches métalliques parce qu'elles autorisent l'emploi de méthodes de détection in situ dans les microstructures, notamment dans les canaux.
Le substrat peut aussi comporter des microstructures sur tout ou partie de la face sur laquelle le mélange de sérigraphie est déposé.
Le substrat présente avantageusement des dimensions importantes afin que plusieurs motifs puissent être sérigraphiés simultanément, et que par conséquent on puisse obtenir en une seule opération un nombre élevé de dispositifs microfluidiques. Ainsi, il est possible d'utiliser des substrats présentant une surface pouvant atteindre plusieurs mètres carrés, ce qui permet de réaliser plusieurs centaines de dispositifs microfluidiques sur un substrat unique. Dans l'étape b), on cuit le(s) motif(s) séhgraphié(s) à une température suffisante pour fondre le mélange précurseur et permettre qu'il se lie au substrat de manière durable.
La température de la cuisson dépend de la nature du matériau précurseur, du substrat et éventuellement des couches fonctionnelles et des microstructures présentes sur la face destinée au dépôt du mélange de sérigraphie.
De préférence, la température de cuisson est supérieure à la température de fusion du matériau précurseur, avantageusement d'au moins 50 °C, et inférieure à la température de fusion du substrat.
Lorsque le substrat est en verre, la température de cuisson est le plus souvent inférieure la température inférieure de recuisson (température à laquelle le verre a une viscosité égale à 1014'5 poises ; « strain point » en anglais) augmentée de 200 °C. La durée de la cuisson peut varier de 1 à 50 minutes, de préférence de 3 à 20 minutes.
De préférence, l'étape de cuisson débute à une température basse afin d'obtenir dans un premier temps une consolidation du matériau précurseur et l'élimination du médium organique, et dans un deuxième temps de lier par fusion le matériau précurseur au substrat.
Il est important que le refroidissement soit effectué à une vitesse pas trop élevée de manière à ce que les tensions dans le substrat soient les plus faibles possibles afin que, le cas échéant, il puisse être découpé dans de bonnes conditions. La vitesse de refroidissement est de préférence inférieure à 200°C par minute, avantageusement comprise entre 5 et 100°C par minute.
Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif microfluidique « fermé » comprenant au moins deux substrats et au moins une microstructure, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : a) déposer par sérigraphie un mélange d'un matériau précurseur de verre, d'une vitrocéramique ou d'une céramique, et d'un médium organique sur un premier substrat pour former au moins un motif sérigraphié selon un modèle désiré, ledit premier substrat étant en un matériau choisi parmi le verre, la vitrocéramique et la céramique, et chaque motif correspondant à un dispositif microfluidique, b) éventuellement sécher le(lesdits) motif(s) séhgraphié(s) à une température suffisante pour permettre l'élimination du médium organique, c) déposer un second substrat en un matériau choisi parmi le verre, la vitrocéramique et la céramique, identique ou différent dudit premier substrat, sur le(s) motif(s) séhgraphié(s), et d) cuire l'assemblage obtenu à une température permettant de lier par fusion le matériau précurseur et les substrats. L'étape a) est réalisée dans les mêmes conditions que l'étape a) de fabrication du(des) dispositif(s) microfluidique(s) ouvert(s).
Dans l'étape b), on soumet le(s) motif(s) séhgraphié(s) à un traitement thermique en vue d'opérer un séchage et d'éliminer le médium organique. Ce traitement vise à prévenir la formation de bulles provenant de la décomposition du médium lors de l'étape ultérieur de cuisson, ces bulles étant susceptibles de créer au sein du matériau précurseur des pores qui nuisent à la bonne étanchéité du dispositif microfluidique final.
La température dépend de la nature du médium utilisé ; en général, elle est comprise entre 50 et 200°C, de préférence de l'ordre de 100°C. La durée du séchage peut varier de 1 à 30 minutes, de préférence 1 à 20 minutes.
Le séchage permet aussi de fixer temporairement le(s) motif(s) sur le premier substrat et d'améliorer leur résistance mécanique lors du placement du deuxième substrat dans l'étape suivante c). Le deuxième substrat peut être identique au premier substrat, ou être différent par ses dimensions et/ou la nature du matériau qui le constitue et/ou les couches fonctionnelles et/ou les microstructurations présentes à la surface de la face en regard des motifs. Avantageusement, le deuxième substrat est constitué du même matériau que le premier substrat. Le deuxième substrat peut comporter sur ladite face un ou plusieurs motifs sérigraphiés à base d'un matériau précurseur compatible avec celui du premier substrat, dans le but d'augmenter l'épaisseur des microstructures dans le(s) dispositif(s) microfluidique(s). De préférence, le coefficient de dilatation thermique du deuxième substrat est compatible avec celui du matériau précurseur présent sur le premier substrat, et par conséquent est aussi compatible avec celui du premier substrat. Dans l'étape d), l'assemblage des substrats et des motifs sérigraphiés est cuit à une température autorisant la fusion du matériau précurseur de verre, de vitrocéramique ou de céramique afin que les deux substrats soient liés par le verre, la vitrocéramique ou la céramique en formant des microstructures imperméables aux fluides liquides et gazeux. Eventuellement, on peut appliquer une pression sur le second substrat pendant la cuisson afin d'assurer un meilleur contact entre les substrats et les motifs sérigraphiés, et ainsi d'améliorer la qualité de la liaison, notamment de limiter les risques de fuite au sein des microstructures.
Tout comme à l'étape b) décrite pour la réalisation des dispositifs microfluidiques ouverts, la température de cuisson doit être supérieure à la température de fusion du matériau précurseur et être inférieure à la température de fusion du substrat ayant la température de fusion la plus basse.
De préférence lorsque les substrats sont en verre, la température de cuisson est inférieure à la température inférieure de recuisson du substrat ayant la température inférieure de recuisson la plus basse augmentée de 200°. De la même manière, la durée de la cuisson varie de 1 à 50 minutes, de préférence
3 à 20 minutes.
Selon un mode de réalisation du procédé selon l'invention, des espaceurs peuvent être disposés entre les substrats dans le but de maintenir constante la distance qui les sépare.
Les espaceurs sont généralement placés sur l'un et/ou l'autre substrat, avant que ceux-ci soient assemblés et cuits pour les lier ensemble. Ils sont de préférence disposés sur le premier substrat.
Les espaceurs peuvent être introduits dans le matériau précurseur avant l'application sur le(s) substrats, par exemple sous la forme de particules de taille adaptée à l'espacement recherché et constituées d'un matériau qui résiste à la cuisson. De préférence, les particules sont sphériques.
Les espaceurs peuvent aussi être introduits dans un mélange précurseur identique ou différent de celui qui constitue le(les) motif(s) et appliqué séparément à l'extérieur des motifs, par exemple dans les zones de séparation des motifs (entre les motifs) ou dans la zone périphérique du premier et/ou du deuxième substrat. Le mélange peut être déposé sous la forme de points, de lignes continues ou discontinues sur tout ou partie de la zone précitée. Les espaceurs peuvent encore être des éléments distincts de forme et de dimension appropriés, par exemple des billes, des cylindres ou des éléments cruciformes que l'on dépose à la surface d'un des substrats. Le cas échéant, les espaceurs peuvent être maintenus en place par le biais d'une matière adhésive ne laissant pas de résidu après la cuisson. Les procédés de l'invention peuvent comprendre, en sus des étapes décrites ci-dessus, les étapes suivantes :
- la découpe du(des) substrat(s), en particulier lorsque plusieurs motifs sérigraphiés sont présents.
Dans le cas de dispositifs microfluidiques ouverts, la découpe peut être effectuée sur le substrat après l'étape a) de dépôt du mélange, ou sur le substrat après l'étape b) de cuisson.
Dans le cas de dispositifs microfluidiques fermés, la découpe peut intervenir sur le premier et/ou le deuxième substrat. De préférence, la découpe du premier substrat est effectuée après l'étape a) ou b), avantageusement après l'étape d), et la découpe du deuxième substrat est effectuée après l'étape d).
Selon une première variante de réalisation, on découpe le premier substrat après l'étape a), de préférence après l'étape b), et on l'assemble avec un deuxième substrat de dimension sensiblement identique au premier substrat découpé.
Selon une deuxième variante de réalisation, on découpe les deux substrats après l'étape d).
La découpe peut être effectuée par tout moyen connu, par exemple au moyen d'un dispositif à molettes diamantées, ou à l'aide d'un laser. Elle est généralement réalisée entre les motifs, à une distance adaptée au mode de découpe choisi, dans des zones qui peuvent avoir subi un traitement visant à fragiliser le substrat (par exemple une préfissure) ou qui ont été matérialisées par exemple par un motif de sérigraphie adapté (la découpe étant effectuée sur le motif), - le perçage d'évidemment(s) dans le substrat pour mettre en relation la(les) microstructure(s) et l'extérieur et permettre ainsi l'entrée et la sortie des fluides. Les orifices peuvent se situer sur l'un et/ou l'autre des substrats. De préférence le perçage est effectué sur le substrat avant l'étape a) ou après l'étape b) pour les dispositifs ouverts, et sur le premier substrat avant l'étape a) et/ou sur le deuxième substrat après l'assemblage pour les dispositifs fermés,
- l'application d'au moins un film polymère sur au moins l'une des faces du(des) dispositif(s) microfluidique(s), notamment pour renforcer la résistance aux chocs du dispositif microfluidique, - le traitement chimique ou physique de la surface interne d'au moins une microstructure, par exemple pour améliorer la compatibilité avec les fluides utilisés, tel qu'un traitement hydrophile ou lipophile,
- l'insertion de pièces rapportées, par exemple des électrodes, des aimants, des valves, des joints et des éléments de connexion de toute nature. De manière particulièrement avantageuse, la fabrication de(s) dispositif(s) microfluidique(s) ouvert(s) est réalisée par le procédé qui consiste à :
- déposer par sérigraphie un mélange d'au moins une fritte de verre et d'un médium organique sur un substrat en verre revêtu d'une couche fonctionnelle pour former une pluralité de motifs sérigraphiés, identiques ou différents,
- cuire lesdits motifs sérigraphiés,
- découper le substrat entre les motifs et collecter les dispositifs microfluidiques, et - éventuellement appliquer un film polymère à la surface d'un ou plusieurs dispositifs microfluidiques pour fermer tout ou partie des microstructures.
De manière particulièrement avantageuse, la fabrication de(s) dispositif(s) microfluidique(s) fermé(s) est réalisée par le procédé qui consiste à :
- déposer par sérigraphie un mélange d'au moins une fritte de verre et d'un médium organique sur un substrat en verre revêtu d'une couche fonctionnelle discontinue pour former une pluralité de motifs sérigraphiés, identiques ou différents, - sécher le(lesdits) motif(s) sérigraphié(s) à une température suffisante pour permettre l'élimination du médium organique,
- déposer un second substrat en verre de dimension comparable au premier substrat sur lesdits motifs, ledit second substrat comportant de préférence au moins un évidement,
- cuire l'assemblage obtenu à une température permettant de lier par fusion le matériau précurseur et les substrats, et
- découper les substrats entre les motifs et collecter les dispositifs microfluidiques. Dans l'un ou l'autre des procédés particulièrement avantageux précités, la couche fonctionnelle est conductrice de l'électricité.
Les dispositifs microfluidiques obtenus conformément à l'invention présentent des microstructures ayant une section sensiblement carrée ou rectangulaire, qui peut être légèrement arrondie au niveau du premier substrat, ayant une profondeur pouvant aller jusqu'à 1000 μm, de préférence comprise entre 5 et 200 μm, et avantageusement comprise entre 10 et 100 μm. Les dispositifs entièrement en verre sont intéressants en ce que le ou les substrats qui les constituent ont une épaisseur faible et sont transparents, ce qui permet leur utilisation dans des techniques de détection optique. L'invention sera mieux comprise par référence aux figures suivantes.
La figure 1 décrit de façon schématique les étapes du procédé permettant la fabrication de dispositif(s) microfluidique(s) ouvert(s) selon trois variantes.
Selon la première variante, on dispose sur le substrat nu A un écran de sérigraphie (non représenté) sur lequel sont reproduits les motifs désirés et on fait passer un mélange précurseur de verre, de vitrocéramique ou de céramique au travers de l'écran au moyen d'un racle. On forme ainsi des motifs 1 sérigraphiés sur le substrat. Le substrat est ensuite traité thermiquement de manière à réaliser la fusion du mélange précurseur et à le lier durablement au substrat. Le dispositif microfluidique 10 renferme les microstructures 2.
Selon la deuxième variante, le substrat A est revêtu d'une couche fonctionnelle 3, par exemple conductrice de l'électricité. On dépose des motifs 1 sérigraphiés dans les conditions de la première variante et on traite thermiquement le substrat pour former le dispositif microfluidique 10' qui comprend les microstructures 2' dont la face interne inférieure est revêtue de la couche fonctionnelle 3. Dans cette variante, un film polymère 4 est appliqué sur les motifs 1 après cuisson (face supérieure) de manière à constituer un « couvercle » (dispositif 10'a), sur le substrat en verre (face inférieure) pour servir notamment de renforcement (dispositif 10'b) ou sur les faces inférieure et supérieure (dispositif 10'c).
Selon la troisième variante, le substrat B comporte des microstructures 5 gravées à la surface, par exemple des microcanaux. Sur le substrat, on dépose des motifs 1 sérigraphiés dans les conditions de la première variante, en disposant les motifs en regard des microstructures, et on traite thermiquement le substrat pour former le dispositif microfluidique 10". Les microstructures 2" ainsi obtenues présentent un volume important.
La figure 2 décrit, également de façon schématique, les étapes du procédé permettant la fabrication de dispositif(s) microfluidique(s) fermé(s) et les divers dispositifs microfluidiques que l'on peut obtenir.
Le substrat peut être un substrat nu A, un substrat A revêtu d'une couche fonctionnelle 3 ou un substrat B comportant des microstructures 5 gravées à la surface.
Sur le substrat précité, on dépose des motifs 1 sérigraphiés dans les conditions décrites dans la première variante de la figure 1. On traite thermiquement le substrat pourvu des motifs à une température assurant l'élimination du médium et la consolidation des motifs 1 sérigraphiés.
On assemble le substrat revêtu des motifs 1 avec un deuxième substrat qui peut être un substrat nu A, un substrat A revêtu d'une couche fonctionnelle continue 3', un substrat A portant des motifs sérigraphiés 1 ' ou un substrat B comportant des microstructures 4' gravées.
L'association des substrats est traitée thermiquement à une température adaptée pour fondre le matériau précurseur de verre, de vitrocéramique ou de céramique et le lier aux substrats. Les dispositifs microfluidiques susceptibles d'être obtenus en combinant les différents substrats sont notés de 100a à 10Oi.
L'exemple de réalisation donné ci-après permet d'illustrer l'invention sans toutefois la limiter. EXEMPLE 1
Sur une feuille de verre silico-sodo-calcique (dimensions : L = 10 cm ; I =
10 cm ; épaisseur = 0,7 mm), on forme une série de 2 motifs identiques par sérigraphie, chaque motif correspondant à un dispositif microfluidique en forme de H composé de deux rectangles de 2 cm x 1 cm espacés de 4 cm et reliés en leur milieu par une ligne de 0,2 cm de large.
Pour réaliser les motifs, on utilise une pâte de sérigraphie qui est obtenue en mélangeant dans un disperseur à disque fonctionnant à une vitesse de 3000 tours par minutes 34 parts en poids d'un médium à base d'huile de ricin et d'agents thixotropes (référence 80840, commercialisé par FERRO) et 100 parts en poids de fritte de verre zinc-borate sans plomb à bas point de fusion (d50 = 5 μm ; référence VN821 BJ commercialisé par FERRO).
Le mélange est déposé sur la feuille de verre au moyen d'un écran de sérigraphie composé de 80 à 200 fils en polyester par centimètre sur une épaisseur de l'ordre de 15 micromètres. Il est ensuite séché à 100°C pendant quelques minutes.
Sur la feuille de verre portant les motifs sérigraphiés, on place une deuxième feuille de verre silico-sodo-calcique de même dimension que la première feuille, munie de trous circulaires débouchant dans les rectangles définis ci-dessus (2 trous par rectangle ; 4 trous par motif). L'ensemble formé par les deux feuilles est introduit dans un four et chauffé dans les conditions suivantes : élévation de la température à 600°C à la vitesse de 10°C par minute, maintien à 600 °C pendant 5 minutes et refroidissement à la température ambiante à la vitesse de 10°C par minute. L'ensemble est découpé par un laser entre les motifs sur les deux feuilles de verre et les dispositifs microfluidiques sont collectés.
Les canaux de ces dispositifs ont une profondeur de l'ordre de 10 micromètres.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un dispositif microfluidique comprenant un substrat pourvu d'au moins une microstructure, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : a) déposer par sérigraphie un mélange d'un matériau précurseur de verre, d'une vitrocéramique ou d'une céramique, et d'un médium organique sur ledit substrat en un matériau choisi parmi le verre, la vitrocéramique et la céramique, pour former au moins un motif sérigraphié selon un modèle désiré, chaque motif correspondant à un dispositif microfluidique, et b) cuire le(s) motif(s) sérigraphié(s) à une température permettant de lier par fusion le matériau précurseur au substrat.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend une étape de découpe du substrat après l'étape a).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la découpe est effectuée après l'étape b).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le substrat est revêtu d'une couche fonctionnelle sur tout ou partie de la face sur laquelle est déposé le mélange de sérigraphie.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le substrat comporte des microstructures sur tout ou partie de la face sur laquelle est déposé le mélange de sérigraphie.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un étape de perçage d'au moins un évidement dans le substrat pour mettre en relation la(les) microstructure(s) et l'extérieur.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le perçage est réalisé sur le substrat avant l'étape a) ou après l'étape b).
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de traitement chimique ou physique de la surface interne d'au moins une microstructure.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend l'application d'au moins un film polymère sur au moins l'une des faces du(des) dispositif(s) microfluidique(s).
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, qui consiste à : - déposer par sérigraphie un mélange d'au moins une fritte de verre et d'un médium organique sur un substrat en verre revêtu d'une couche fonctionnelle pour former une pluralité de motifs sérigraphiés, identiques ou différents, - cuire lesdits motifs sérigraphiés,
- découper le substrat entre les motifs et collecter les dispositifs microfluidiques, et
- éventuellement appliquer un film polymère à la surface d'un ou plusieurs dispositifs microfluidiques pour fermer tout ou partie des microstructures.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la couche fonctionnelle est une couche conductrice de l'électricité.
12. Procédé de fabrication de dispositifs microfluidiques comprenant au moins deux substrats et au moins une microstructure, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : a) déposer par sérigraphie un mélange d'un matériau précurseur de verre, d'une vitrocéramique ou d'une céramique, et d'un médium organique sur un premier substrat pour former au moins un motif sérigraphié selon un modèle désiré, ledit premier substrat étant en un matériau choisi parmi le verre, la vitrocéramique et la céramique, et chaque motif correspondant à un dispositif microfluidique, b) éventuellement sécher le(lesdits) motif(s) sérigraphié(s) à une température suffisante pour permettre l'élimination du médium organique, c) déposer un second substrat en un matériau choisi parmi le verre, la vitrocéramique et la céramique, identique ou différent dudit premier substrat, sur le(s) motif(s) sérigraphié(s), et d) cuire l'assemblage obtenu à une température permettant de lier par fusion le matériau précurseur et les substrats.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de découpe du premier substrat et/ou du deuxième substrat.
14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en que la découpe du premier substrat est effectuée après l'étape a), de préférence après l'étape b), et la découpe du deuxième substrat est effectuée après l'étape d).
15. Procédé selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le premier substrat est revêtu d'une couche fonctionnelle ou comporte des microstructures sur tout ou partie de la face sur laquelle est déposé le mélange de sérigraphie.
16. Procédé selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que le deuxième substrat est revêtu d'une couche fonctionnelle, revêtu de motifs sérigraphiés à partir d'un mélange d'un matériau précurseur de verre, de vitrocéramique ou de céramique et d'un médium organique, ou comporte des microstructures, sur tout ou partie de la face sur laquelle est déposé le mélange de sérigraphie.
17. Procédé selon l'une des revendications 12 à 16, caractérisé en ce qu'on dispose des espaceurs avant l'assemblage des substrats.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que les espaceurs sont introduits dans le mélange de sérigraphie, ou sont déposés sous la forme d'une fritte de verre sur le premier substrat et/ou le deuxième substrat.
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la fritte de verre est déposée à l'extérieur du motif ou entre les motifs.
20. Procédé selon l'une des revendications 12 à 19, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de perçage d'au moins un évidement dans le premier substrat et/ou le deuxième substrat pour mettre en relation la(les) microstructure(s) et l'extérieur.
21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le perçage est réalisé sur le premier substrat avant l'étape a) et/ou sur le deuxième substrat avant l'assemblage des substrats.
22. Procédé selon l'une des revendications 12 à 21 , caractérisé en ce qu'il comprend l'application d'au moins un film polymère sur au moins l'une des faces du(des) dispositif(s) microfluidique(s).
23. Procédé selon l'une des revendications 12 à 22, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de traitement chimique ou physique de la surface interne d'au moins une microstructure.
24. Procédé selon l'une des revendications 12 à 23, qui consiste à :
- déposer par sérigraphie un mélange d'au moins une fritte de verre et d'un médium organique sur un substrat en verre revêtu d'une couche fonctionnelle discontinue pour former une pluralité de motifs sérigraphiés, identiques ou différents,
- sécher le(lesdits) motif(s) séhgraphié(s) à une température suffisante pour permettre l'élimination du médium organique, - déposer un second substrat en verre de dimension comparable au premier substrat sur lesdits motifs, ledit second substrat comportant de préférence au moins un évidement,
- cuire l'assemblage obtenu à une température permettant de lier par fusion le matériau précurseur et les substrats, et - découper les substrats entre les motifs et collecter les dispositifs microfluidiques.
25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que la couche fonctionnelle est une couche conductrice de l'électricité.
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