用于制造3d微流体装置的方法
阅读说明：本技术 用于制造3d微流体装置的方法 (Method for manufacturing 3D microfluidic devices ) 是由 弗洛里安·拉腊曼迪 蒂博·奥内热 于 2020-01-23 设计创作，主要内容包括：公开了用于产生3D微流体装置的方法,用于产生微流体装置(20)的方法(100),该方法包括产生主模具(1)的步骤(101)。主模具(1)包括第一支撑件(2)和第二支撑件(8),第二支撑件包括基片(3)和微结构(4)。该基片(3)具有第一表面和与第一表面相对的第二表面。产生主模具的步骤包括以下子步骤：-通过在基片(3)的第一表面上形成微结构(4)来产生(1011)第二支撑件(8)；-使用3D打印机,利用打印树脂,来3D打印(1012)第一支撑构件(2),第一支撑件(2)的尺寸与基片(3)的尺寸相适配,以便保持基片(3)；-将第二支撑件(8)的基片插入(1014)第一支撑件中。(A method for producing a 3D microfluidic device, a method (100) for producing a microfluidic device (20) comprising the step (101) of producing a master mould (1) is disclosed. The main mould (1) comprises a first support (2) and a second support (8) comprising a substrate (3) and a microstructure (4). The substrate (3) has a first surface and a second surface opposite to the first surface. The step of creating the master mould tool comprises the sub-steps of: -creating (1011) a second support (8) by forming a microstructure (4) on a first surface of a substrate (3); -3D printing (1012) the first support member (2) with a printing resin using a 3D printer, the dimensions of the first support member (2) being adapted to the dimensions of the substrate (3) in order to hold the substrate (3); -inserting (1014) the substrate of the second support (8) into the first support.)
技术领域
本发明涉及微流体装置的领域，尤其涉及用于制造这种装置的方法。
背景技术
通过使用几微米大小的通道，微流体装置被用于复制操纵小体积流体的系统。对于生物学中的应用，已知在基片上使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)的模制来制造二维装置，在基片上已经用光刻法压印有微通道。3D打印可以制造更复杂的三维装置，但3D打印的分辨率不足以产生期望的微流体装置，并且3D打印中使用的材料与这些装置用于生物试验的条件不兼容。另一方面，用于制造这些装置的现有方法在时间上不是非常有效，并且不能适应大量产生。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于这些问题中的所有或部分问题的解决方案。
为此，本发明涉及一种用于制造微流体装置的方法，该方法包括产生主模具的步骤，该主模具包括第一支撑件和第二支撑件，第二支撑件包括基片和微结构，基片具有第一面和与第一面相对的第二面，产生主模具的步骤包括以下子步骤：
-通过在基片的第一面上形成微结构来制造第二支撑件；
-利用打印树脂，在3D打印机上三维打印第一支撑件，第一支撑件的尺寸根据基片的尺寸调节，以容纳基片；
-将第二支撑件的基片插入第一支撑件中。
根据一种实施例，本发明包括以下特征中的一种或更多种(单独地或组合地)。
根据一种实施例，微结构具有至少一个小于30微米的尺寸。
根据一种实施例，基片由硅制成。
根据这些布置，通过结合用于产生尺寸为亚毫米或毫米的图案的3D打印方法和微结构(优选地通过在硅基片上光刻或微蚀刻，或通过用于形成微米的或亚微米的图案的任何其他等效方法)来产生主模具。
根据一种实施例，第一支撑件的三维打印步骤包括：
-在将第二支撑件的基片插入第一支撑件的步骤之前，根据所打印的第一支撑件的高度停止第一支撑件的打印的子步骤；以及
-从第一支撑件的高度继续打印第一支撑件的子步骤，微结构与第一支撑件的打印图案对齐，该继续的子步骤在插入步骤之后进行。
根据一种实施例，在继续第一支撑件的三维打印的子步骤期间，第二支撑件部分地被第一支撑件封装。
根据这些布置，第二支撑件更好地固定到第一支撑件，该第二支撑件不再能够相对于第一支撑件移动。另一方面，第一支撑件的附加层的尺寸不受封装的第二支撑件的尺寸限制。
根据这些布置，包括硅基片。硅基片受到保护，并且当插入第一支撑件时不太可能破裂。不同的部分通过构造而彼此对齐，并且不同部分之间不存在互连问题。
根据替代实施例，第一支撑件包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分的相应尺寸根据第二支撑件的基片的尺寸调节，使得第二支撑件的基片被插入第一支撑件的凹槽中，该凹槽形成在第一支撑件的第一部分和第二部分之间，三维打印第一支撑件的步骤包括：
-打印第一支撑件的第一部分的子步骤；以及
-打印第一支撑件的第二部分的子步骤。
该替代实施例具有克服3D打印机的曝光区域的一些限制的优点。
根据该替代实施例的布置，可以在3D打印机施加的尺寸限制内创建更大的框架。也可以将第一支撑件重复用于若干硅基片。在3D打印过程中不需要停止步骤，因为所有的都是手动组装的。
根据一种实施例：
-基片的第一面和第二面由基片的厚度隔开；
-一旦总高度大于打印的第一支撑件的高度的值等于或小于预定阈值，则停止第一支撑件的打印，所述总高度等于打印的第一支撑件的底部的厚度加上第二支撑件的基片厚度的总和；
将第二支撑件的基片插入第一支撑件，使得基片的第二面置于第一支撑件的底部上；
-该方法还包括以下子步骤：
-在产生第二支撑件之后，围绕微结构从第二支撑件切割基片，第一支撑件的尺寸根据切割的基片的尺寸调整，以容纳切割的基片。
根据一种实施例，主模具产生步骤还包括以下子步骤：
-在打印步骤之前，将3D打印机的工具架定位在确定的位置；
-在停止打印步骤之后和插入步骤之前，从3D打印机中取出工具架；
-在插入步骤之后，在第二支撑件的基片的第一面上添加树脂；
-在继续打印之前，将工具架定位在确定的位置。
根据这些布置，由于第二支撑件的尺寸相对于第一支撑件的尺寸的调整性质，将第二支撑件插入第一支撑件的步骤变得更容易。
根据这些布置，在硅基片的表面上添加树脂的步骤防止了打印期间出现气泡。
根据一种实施例，在产生第二支撑件的步骤中，微结构的形成包括采用光刻法、湿法或干法晶圆蚀刻、2-光子技术、分辨率与光刻法相当的3D打印中的一种技术。
根据一种实施例，第一支撑件的尺寸根据切割的基片的尺寸调整，第一支撑件的宽度和长度分别比从第二支撑件切割的基片的宽度和长度大规定公差内的相等值。
根据一种实施例，用于第一支撑件的宽度和长度的公差余量分别小于第一支撑件的宽度的0.25％和小于第一支撑件的长度的0.25％。
根据一种实施例，所述公差余量根据形成在第二支撑件上的微结构的尺寸的精度来确定，即例如确定的100μm的公差余量。
根据一种实施例，该方法还包括复制主模具以根据主模具产生第一副模具和根据第一副模具产生第二副模具的步骤。
根据一种实施例，复制步骤包括产生第一副模具的子步骤和产生第二副模具的子步骤，产生第一副模具的子步骤包括将主模具定位在容器内的子子步骤，以及在容器中的主模具上沉积粘性相的第一辅助材料的子子步骤。
根据一种实施例，第一辅助材料是可交联的，第一辅助材料优选是硅橡胶。
根据一种实施例，产生第一副模具的子步骤还包括抽空其中放置有主模具的容器的内部体积的子子步骤，以及在移除由沉积和交联的第一辅助材料形成的第一副模具的子子步骤之前，在室温下退火第一辅助材料(例如24小时)的子子步骤。
根据一种实施例，第一辅助材料在交联相中保持柔性，以便在不破坏主模具的情况下更容易地移除通过交联第一辅助材料形成的第一副模具。
根据一种实施例，第一辅助材料是与用于产生主模具的材料兼容的材料。
根据一种实施例，产生第二副模具的子步骤包括在第一副模具上沉积例如液相的第二辅助材料的子子步骤，第二辅助材料是可交联的，并且在固体交联相中是刚性的。
根据一种实施例，产生第二副模具的子步骤包括移除由交联的第二辅助材料形成的第二副模具的子子步骤。
根据一种实施例，第二辅助材料是聚氨酯树脂。
根据一种实施例，产生第二副模具的子步骤进一步包括用注射器锥体移除第二辅助材料中的气泡的子子步骤，以及在移除第二副模具的子子步骤之前的退火子子步骤，例如，退火在室温下，例如进行2小时。
根据一种实施例，微流体装置包括至少一个层，并且该方法包括：
-产生封装模具的步骤，该封装模具被构造为在至少个一层的产生步骤中与第二副模具协作；以及
-产生至少一个层的步骤。
产生封装模具的步骤包括：
-主封装模具的3D打印子步骤，
-主封装模具的新复制的子步骤，以产生副封装模具和基于副模具封装的封装模具。
根据一种实施例，新复制的子步骤具有上面针对复制步骤(从主封装模具开始直至实现封装模具)描述的特征。
因此，根据一种实施例，复制步骤包括副封装模具和封装模具的产生，副封装模具的产生包括将封装主模具定位在容器内，以及在容器中的主封装模具上沉积粘性相的第一辅助材料。
根据一种实施例，第一辅助材料是可交联的，第一辅助材料优选是硅橡胶。
根据一种实施例，副封装模具的产生还包括排空其中定位有主封装模具的容器的内部容积，以及在移除由沉积和交联的第一辅助材料形成的副封装模具之前，对第一辅助材料进行退火处理，例如在环境温度下，例如退火24小时。
根据一种实施例，第一辅助材料在交联相中保持柔性，以便更容易从通过交联第一辅助材料形成的副封装模具中移除，而不破坏主封装模具。
根据一种实施例，第一辅助材料是与用于产生主封装模具的材料兼容的材料。
根据一种实施例，封装模具的产生包括在副封装模具上沉积第二辅助材料(例如呈液相)，第二辅助材料是可交联的，并且在固体交联相中是刚性的。
根据一种实施例，封装模具的产生包括移除由交联的第二辅助材料形成的封装模具。
根据一种实施例，第二辅助材料是聚氨酯树脂。
根据一种实施例，封装模具的产生还包括用注射器锥体移除第二辅助材料中的气泡，以及在从封装模具中移除之前的退火处理，例如在室温下，例如进行2小时。
根据一种实施例，产生所述至少一个层的步骤包括：
-通过在第二副模具和封装模具之间沉积模制材料来模制所述至少一个层的子步骤，封装模具和第二副模具彼此压靠，以确保第二副模具的顶部元件与封装模具的表面之间的表面接触；
-在一定温度下对第二副模具与封装模具之间的材料退火一段确定时间的子步骤。
根据一种实施例，所述层热成形，其在该层的第一表面上与存在于第二副模具上的结构和/或微结构接触，并且在该层的第二表面上与存在于封装模具上的结构和/或微结构接触，该封装模具本身已经通过复制结构化和/或微结构化的封装主模具而预先获得。
根据一种实施例，模制材料是PDMS。
根据一种实施例，退火温度约为80℃，退火时间约为1小时。
根据一种实施例，所述至少一个层包括至少两层，所述至少两层的层在彼此对齐之后相互叠置和固定，从而形成三维微流体装置。
根据一种实施例，所述至少两层中的一层的图案与所述至少两层中的另一层的图案对齐，以形成三维分布的节点和微通道，所述微通道使节点流体连通。
根据一种实施例，这些层通过与氧等离子体接触例如一分钟而彼此固定。
根据一种实施例，该方法包括根据微流体装置的三维架构对所述至少一个层进行计算机辅助设计的第一步骤，以及根据所述至少一个层的限定对主模具和主封装模具进行计算机辅助设计的第二步骤。
根据本发明的一个方面，本发明还涉及一种用于制造微流体装置的主模具，该主模具包括：
-第一支撑件，其通过3D打印产生；以及
-第二支撑件，该第二支撑件包括基片和微结构，该基片具有第一面和与第一面相对的第二面，该微结构形成在基片的第一面上。
第一支撑件的尺寸根据基片的尺寸进行调整，以容纳基片，微结构与第一支撑件的打印图案对齐。
根据一种实施例，主模具包括以下特征中的一个或更多个(单独地或组合地)。
根据一种实施例，微结构具有至少一个小于30微米的尺寸。
根据一种实施例，基片由硅制成。
根据一种实施例，微结构通过光刻法或具有等效分辨率的方法形成。
根据一种实施例，第二支撑件部分地被第一支撑件包围。
根据这些布置，第二支撑件更好地固定到第一支撑件，该第二支撑件不再能够相对于第一支撑件移动。
另一方面，第一支撑件的附加层的尺寸不受封装的第二支撑件的尺寸限制。
根据一种实施例，通过实施根据本发明的方法获得主模具。
根据本发明的一个方面，本发明还涉及一种用于制造微流体装置的柔性副模具，该柔性副模具是根据本发明一个方面的主模具在可交联的第一材料中的复制，该可交联的第一材料在交联后是柔性的。
根据一种实施例，第一材料与主模具的材料兼容，并且以液相或凝胶相沉积在主模具上，并且在固相交联之后是柔性的。
根据一种实施例，第一材料是硅橡胶、聚氨酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、胶、弹性体、柔性泡沫、塑料制品(plastiline)中的一种。
根据本发明的一个方面，本发明还涉及一种用于制造微流体装置的刚性副模具，该刚性副模具是根据本发明的一个方面的柔性副模具在可交联的第二材料中的复制，该第二材料在交联后是刚性的。
根据一种实施例，第二材料与柔性副模具的材料兼容，并且以液相或凝胶相沉积在柔性副模具上，并且在固相交联之后是刚性的。
根据一种实施例，第二材料是聚氨酯树脂、可交联树脂、硬化凝胶、硬化泡沫、塑料、胶水中的一种。
根据本发明的一个方面，本发明还涉及一种用于制造微流体装置的层，该层是根据本发明的一个方面的刚性副模具在可交联的第三材料中的复制。
根据一种实施例，第三材料与刚性副模具的材料兼容，并以液相或凝胶相沉积在刚性副模具上。
根据一种实施例，第三材料是聚氨酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅橡胶、胶、弹性体、柔性泡沫、塑料制品中的一种。
根据本发明的一个方面，本发明还涉及包括根据本发明的一个方面的至少两层的微流体装置，所述至少两层彼此放置并固定，所述至少两层中的一层的图案与所述至少两层中的另一层的图案对齐，以形成三维分布的节点和微通道，所述微通道使节点流体连通。
根据这些布置，不需要形成微结构(即，最小尺寸小于3D打印机的分辨率，例如小于30μm的结构)的主模具通过3D打印来产生，而那些需要形成微结构的主模具通过根据本发明的方法来产生，该方法将3D打印与光刻法或具有等效分辨率和精度的方法相结合。
根据这些布置，第二副模具和相应的封装模具(优选为刚性的)可以相应地基于第一副模具和副封装模具(优选为柔性的)以与主模具和主封装模具相同的细节水平大量地快速复制。
因此，本发明能够实现快速原型制造，因为它利用了3D打印的设计和制造优势。最长的时间是：大约24小时的主模具和具有微结构的第二支撑件的制造，以及大约24小时的柔性第一副模具形式的空腔的制造。刚性第二副模具形式的模具的复制仅需要大约1小时，并且微流体装置的层的模制仅需要大约2小时。
最后这些操作的时间成本较低，可以并行进行。
这些布置使得可以更有效地产生3D微流体装置，因此比传统的2D装置复杂得多。
两种传统技术(3D打印和光刻法或等效分辨率方法的结合)使得可以获得第二种方法的非常高的分辨率(低于微米级)以及使用3D打印来产生厘米级物体的易用性两者。
用于制造这些装置的初始设备是标准的，因此价格便宜，大约50k€，相比之下，非常高分辨率的3D打印装置大约200k€。此外，与用于制造这种装置的传统方法不同，模具的复制和装置的制造是以受控的数量进行的，这使得可以没有任何材料损失。因此，根据本发明的方法更加经济。
主模具的不同部分的相同结构以及制造方法可以标准化，使得每种类型的装置之间的变化对设计和制造时间的影响很小。
由于PMDS未交联的问题，PDMS和3D打印材料之间的兼容性不好。然而，通过具有不同材料的中间步骤，我们可以使用适合我们的应用的最佳材料，在我们的示例中，PMDS用于生物学，但是我们可以考虑其他材料(硅树脂)用于其他应用。
与目前销售的商业2D微流体装置不同，所产生的装置不能通过印模和重塑来复制，因为在提取印模期间，3D印模必然需要破坏模制件。
附图说明
为了正确理解，参考附图描述了本发明的实施例，附图以非限制性示例的方式表示了根据本发明的装置的实施例。附图中相同的附图标记表示相似的元件或具有相似功能的元件。
图1是3D打印主模具的产生步骤的子步骤(F1a、F1b、F1c、F1d、F1e、F1f、F1g)的图示；
图2是第二支撑件F2b的基片以及第一支撑件F2a的相应的尺寸的表示；
图3是根据通过3D打印的主模具的产生步骤的变型的第一支撑件的第一部分和第二部分的图示；
图4是通过3D打印的主模具的产生步骤的变型的子步骤(F4a、F4b、F4c、F4d、F4e、F4f)的图示；
图5是根据通过3D打印的主模具的产生步骤的变型的第二支撑件的基片以及第一支撑件的相应尺寸的表示；
图6是主模具复制步骤的子步骤(F6a、F6b、F6c、F6d、F6e)的图示；
图7是产生一层微流体装置(F7a，F7b)的步骤和将两层层叠在一起以形成3D微流体装置(F7c，F7d)的步骤的图示；
图8是根据本发明的方法的示意图。
具体实施方式
根据本发明的方法在于将微结构化基片与通过3D打印直接打印并对准的亚毫米或毫米图案耦合，以形成主模具，然后主模具可被复制以产生将用于模制最终的微流体装置的不同层的副模具。连续的两个模具的使用允许聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性体的模制兼容性，其不在主模具上交联，而仅在副模具上交联。
通常，如果一种材料能够交联，即如果它能够通过材料的聚合从材料的糊状和粘性状态转变为材料的固态，则该材料被称为可交联的。交联相表示聚合后获得的材料的固态。
通常，模制兼容性在这里被定义为材料(例如PDMS)的允许材料在与另一材料(例如模具的)接触时交联的性质，在材料和另一材料之间没有接触的情况下，不会引起两种材料之间的化学反应或干涉。在这个意义上，重要的是副模具的材料与PDMS兼容。
微流体装置被分成若干层，每一层将通过所述方法模制。然后，这些PDMS层将通过自对准进行组装，以形成3D微流体装置。
现在将给出根据本发明的方法的实施例的详细描述，从产生主模具的步骤开始，参考图1，其包括各种子图F1a、F1b、F1c、F1d、F1e、F1f和F1g，在图2中也包括不同的子图F2a和图F2b，以及参考图8。
在F1g中示出的主模具1包括第一支撑件2和第二支撑件8，第二支撑件8包括基片3和形成在基片3的一个面上的微结构4。
第二支撑件8的基片3例如由硅制成。
在第一步骤1011期间，微结构4形成在基片3的一个面的表面上，例如使用常规技术，例如硅光刻。术语“微结构”是指至少一个尺寸小于30微米的结构化形状。
主模具的产生包括以下步骤：
-在3D打印机7(如图1(F1a和F1b至F1f)所示)上打印1012第一支撑件2的三维形式；例如用打印树脂进行3D打印，第一支撑件2的尺寸根据第二支撑件8的基片3的尺寸调整，以允许基片3被容纳；
-将第二支撑件8的基片插入1014第一支撑件中。
根据根据本发明的方法的实施例，第一支撑件2的三维(3D)形式的打印步骤1012包括：
-在将第二支撑件8的基片插入第一支撑件2的步骤1014之前，根据打印的第一支撑件2的高度停止第一支撑件2的3D打印的子步骤1013；以及
-从第一支撑件2的高度继续打印第一支撑件的子步骤1015，微结构4与打印的第一支撑件2的图案对齐，3D打印继续子步骤在插入步骤1014之后进行。
因此，如图1中的F1c所示，停止1013第一支撑件的3D打印，以允许第二支撑件8被插入1014第一支撑件2中。根据该实施例，3D打印的停止根据第一支撑件的边缘的高度Htot来确定。例如，当该高度Htot大于第一支撑件2的底部的厚度Ef和第二支撑件8的基片的厚度之和时，则中断第一支撑件的3D打印，并且在继续第一支撑件2的3D打印之前，将第二支撑件8插入第一支撑件2的内部。
有利的是，当3D打印停止时，所述边缘的高度Htot将足以允许基片3被封装。因此，可以设想当高度Htot等于3mm时停止3D打印1013，也就是说，对于每层次30μm的打印层，存在超过99个3D打印层次；这将允许边缘具有足够的硬度，以避免在基片上出现约束。
根据一种实施例，在第二支撑件8插入1014到第一支撑件2中之前，第二支撑件8围绕微结构4切割1011bis，第一支撑件2的尺寸根据切割的基片3的尺寸进行调整，以容纳切割基片3。
根据一种实施例，在打印步骤1012之前，3D打印机7的工具架5被定位1011ter在确定的位置，在从3D打印机7取出工具架5之后可复制。
在停止打印1013的步骤之后，如图1中的F1d所示，从3D打印机取出1013bis工具架5，以便于将第二支撑件8插入1014第一支撑件2中。
然后，在插入步骤1014之后，可以将树脂添加1014bis到第二支撑件8的基片的第一面上。
然后，在继续3D打印1015之前，如图1中的F1f所示，工具架5可以被重新定位到3D打印机7上的确定的位置，如图1中的F1c所示。
根据一种实施例，第一支撑件2的尺寸根据切割基片3的尺寸进行调整；第一支撑件的宽度l2和长度L2相应地大于从第二支撑件8切割的基片的宽度和长度的值等于确定的公差余量。第一支撑件的宽度l2和长度L2的公差余量通常分别小于第一支撑件的宽度l2的0.25％和第一支撑件的长度L2的0.25％。
根据一种实施例，公差余量根据形成在第二支撑件8上的微结构的尺寸的精度来确定。公差余量可以是例如100μm。
根据现在将参考图3、图4和图5描述的替代实施例或变型，第一支撑件包括第一部分A和第二部分B，第一部分A和第二部分B的相应尺寸根据第二支撑件的基片的尺寸进行调整，使得第二支撑件的基片适配到第一支撑件的凹槽E中，凹槽形成在第一支撑件的第一部分和第二部分之间。
第一支撑件的三维打印步骤包括：
-第一支撑件的第一部分A的3D打印子步骤；以及
-第一支撑件的第二部分B的3D打印子步骤。
这种变型的优点是克服了3D打印机的曝光区域的限制。
根据该变型的一种实施例，第一支撑件2的第一部分A的尺寸由待插入的第二支撑件的尺寸决定。因此：
-第一部分A的各边缘具有可变的lbord尺寸，有利地是相同的，足够宽，以使第二支撑件严格地定位在包括公差余量的正方形的中心；这些公差允许调整第二支撑件的基片的插入，以将待三维印刷的图案与平版打印的图案对齐；这些公差余量也使得可以考虑与基片的尺寸精度相关联的限制。例如，在图5所示的构造中，基片的长度Lsh被选择为相同以具有正方形装置，仍然作为示例，选择Lchip＝35mm，Lsubstrat＝40mm，Lsh＝50mm和Lsh＝40mm。因此，在这种情况下，插入公差余量受到硅支撑件的切割精度的限制，硅支撑件的切割精度为50μm。当设计光刻图案(如图5所示)的尺寸时，必须考虑该公差。
-第二支撑件的基片在第一支撑件的第二部分B中的嵌入深度E等于基片的厚度，其具有基片公差hsubstrat和第二支撑件的重叠lbord。在这里作为示例给出的情况下，第二支撑件的基片的厚度为hsubstrat＝550μm，并且其边缘的重叠宽度为lbord＝2.5mm。
-母插塞FF设置在第一支撑件的第一部分A的周边上，并且被配置为接收设置在第一支撑件的第二部分B上的公插塞FM；考虑到关于相应的公插塞FM的公差，每个母插塞FF的直径dpin＝2mm，高度hpin＝2.1mm。
第二支撑件的基片被切割成所需的尺寸，例如用圆盘锯。
如图4的F4a所示，将第二支撑件的基片定位并固定在3D打印机的工具架上形成和定尺寸的凹槽中。凹槽的尺寸使得例如可以在工具架的平面内以至少50μm的精度以及在垂直于该架的平面的平面内以至少5μm的精度从第二支撑件接收基片。如果打印机具有表面检测模式，则不需要合适的工具架，因为硅架的表面将被用作参考。
工具架以允许工具架与要打印的图案对齐的配置定位。例如，它可以被推到停止位置，如图4的F4b所示。
如图4的F4c所示，用3D打印机打印第一支撑件的图案9的3D打印。
如图4的F4d、F4e和F4f所示，在已经将工具架从3D打印机上拆下，并且已经将具有3D打印图案9的第二支撑件从工具架上拆下之后，具有3D打印图案9的第二支撑件被定位在第一支撑件的第一部分A的锚固件中，位于第一支撑件的第一部分A和第二部分B之间。
如图4的F4d、F4e和F4f所示，第一支撑件的第二部分B的公插塞FM被配置成插入第一保持件的第一部分A的母插塞FF，以封装第二支撑件的基片。
因此，根据刚刚描述的实施例，具有3D打印图案的第二支撑件的基片被锚固在第一支撑件的第一部分A中，而第一支撑件的第二部分B用作包装件。然而，根据另一变型，第一支撑件的第二部分B(而不是第一部分A)可以用作包装件，而第一支撑件的第一部分A被构造成将第二支撑件的基片嵌入其中。
根据若干实施例并参考图1、图2、图3、图4、图5和图8，在刚刚描述的产生主模具的步骤之后，根据补充实施例，还包括复制主模具1以基于主模具1产生第一副模具11并基于第一副模具11产生第二副模具12的步骤102。现在将参照图6中的图F6a、F6b、F6c、F6d、F6e详细描述复制主模具的步骤102。
根据一种实施例，产生第一副模具的子步骤包括如图6的F6a所示的将主模具定位在容器13内的子子步骤，以及如图6的F6b所示的在容器13中的主模具上沉积粘性相的第一辅助材料14的子子步骤。
第一辅助材料14是可交联材料，优选硅橡胶。
产生第一副模具11的子步骤还包括抽空其中定位有主模具的容器13的内部体积的子子步骤，以及在图6的F6c所示的移除由第一沉积的和交联的辅助材料14形成的第一副模具11的子子步骤之前，在环境温度下对第一辅助材料14进行退火处理的子子步骤，例如持续24小时。
根据一种实施例，第一辅助材料14在交联相中保持柔性；这使得在不破坏主模具的情况下更容易移除通过交联第一辅助材料14形成的第一副模具11。
根据一种实施例，第一辅助材料14是与用于产生主模具的材料兼容的材料。
根据一种实施例，产生第二副模具12的子步骤包括在第一副模具11上沉积第二辅助材料15(例如处于液相)的子子步骤，如图6的F6d所示，第二辅助材料15是可交联的，并且在固体交联相中是刚性的。
根据一种实施例，产生第二副模具12的子步骤包括如图6的F6e所示的移除由第二交联辅助材料15形成的第二副模具12的子子步骤。
根据一种实施例，第二辅助材料15是聚氨酯树脂。
根据一种实施例，产生第二副模具12的子步骤还包括用注射器锥体移除第二辅助材料15中的气泡的子子步骤，以及在移除第二副模具12的子子步骤之前的退火子子步骤，例如在室温下，例如进行2小时。
根据图7所示的补充实施例，在复制主模具1以基于主模具1产生第一副模具11然后是第二副模具12的步骤102之后，根据本发明的方法还包括产生一个或更多个层17、18的步骤104；层17、18意在被叠置以形成微流体回路20。
根据一种实施例，产生一个或更多个层17、18的步骤104之前是产生封装模具16的步骤103，如图7的F7a所示。
封装模具16的产生步骤103包括：
-主封装模具的3D打印的子步骤1031；
-主封装模具的新复制的子步骤1032，用以产生副封装模具和基于副封装模具产生封装模具16。
根据一种实施例，新复制的子步骤1032具有上面针对复制步骤所述的特征，其从主封装模具开始直至实现封装模具12、16。
因此，根据已经在图6中描述和示出的实施例，新复制步骤包括产生副封装模具11和封装模具12、16，产生副封装模具11包括将主封装模具1定位在容器13内，以及在容器13中的主封装模具1上沉积粘性相的第一辅助材料14。
根据一种实施例，第一辅助材料14是可交联的，第一辅助材料14优选是硅橡胶。
根据一种实施例，副封装模具11的产生还包括排空其中定位有主封装模具1的容器13的内部容积，以及在移除由所沉积的和交联的第一辅助材料14形成的副封装模具11之前，在室温下对第一辅助材料14进行退火处理，例如进行24小时。
根据一种实施例，第一辅助材料14在交联相中保持柔性，以便更容易从通过交联第一辅助材料14形成的副封装模具11移除，而不破坏主封装模具1。
根据一种实施例，第一辅助材料14是与用于产生主封装模具1的材料兼容的材料。
根据一种实施例，封装模具12、16的产生包括在副封装模具11上沉积第二辅助材料15(例如处于液相)，第二辅助材料15是可交联的，并且在固体交联相是刚性的。
根据一种实施例，封装模具12、16的产生包括移除由交联的第二辅助材料15形成的封装模具12、16。
根据一种实施例，第二辅助材料15是聚氨酯树脂。
根据一种实施例，封装模具12、16的产生还包括用注射器锥体移除第二辅助材料15中的气泡，以及在移除封装模具12、16之前进行退火处理，例如在室温下进行，例如持续2小时。
封装模具12、16的产生步骤103之后是微流体装置20的第一层17的产生步骤104。如图7所示，产生步骤104包括：
-模制至少一层的子步骤1041，所述层通过在第二副模具12和封装模具12、16之间沉积模制材料而产生，封装模具12、16和第二副模具12被彼此压靠，以确保第二副模具12的上部元件与封装模具12、16的下表面之间的表面接触；
-退火第二副模具12与封装模具12、16之间的模制材料的子步骤1042，其中，退火在确定的温度下持续一段时间。
根据一种实施例，模制材料是PDMS。
根据一种实施例，退火温度约为0℃，退火时间约为1小时。
根据本发明的方法的前述步骤重复的次数多达与待产生以形成微流体回路20的层17、18的数量一样多。
层17、18在相对于彼此对齐之后被叠置并彼此固定，以形成三维微流体装置。
根据一种实施例，所述至少两层中的一层的图案与所述至少两层中的另一层的图案对齐，以形成三维分布的节点和微通道，微通道使节点流体连通。
根据一种实施例，这些层通过与氧等离子体接触例如一分钟而彼此固定。
根据一种实施例，微流体装置20的层17、18在计算机辅助设计的第一步骤101bis期间被定义为微流体装置20的三维结构的函数；在计算机辅助设计的第二步骤101ter中，为每个层17、18定义主模具1和主封装模具。
根据一个方面，本发明涉及通过根据本发明的方法获得的主模具1，其包括：
-第一支撑件2，其通过3D打印产生；以及
-第二支撑件8，该第二支撑件包括基片3和微结构4，基片3具有第一面和与第一面相对的第二面，微结构形成在基片3的第一面上，第一支撑件2的尺寸根据基片3的尺寸调节以容纳基片3，微结构4与第一支撑件2的打印图案对齐。
根据一种实施例，微结构具有至少一个小于30微米的尺寸。
根据一种实施例，基片由硅制成。
根据一种实施例，微结构通过光刻或具有等效分辨率的方法形成。
通过实施根据本发明的方法获得主模具。
根据另一方面，本发明还涉及一种用于制造微流体装置20的柔性副模具11，该柔性副模具11是主模具1在第一可交联材料中的复制品，该第一可交联材料在交联后是柔性的。
根据一种实施例，交联后为柔性的第一可交联材料是硅橡胶、聚氨酯、弹性体、柔性泡沫、塑料制品中的一种。
根据另一方面，本发明还涉及用于制造微流体装置20的刚性副模具12，该刚性副模具12是根据本发明的一个方面的柔性副模具11在第二可交联材料中的复制品，该第二可交联材料在交联后是刚性的。
根据一种实施例，交联后为刚性的第二可交联材料是聚氨酯树脂、可交联树脂、硬化凝胶、硬化泡沫、塑料、胶中的一种。
根据另一方面，本发明还涉及用于制造微流体装置20的层17、18，所述层17、18是刚性副模具11在第三可交联材料中的复制品。
根据一种实施例，第三可交联材料是聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅树脂、粘合剂、弹性体、柔性泡沫、塑料制品中的一种。
根据另一方面，本发明还涉及一种微流体装置20，其包括根据本发明的一个方面的至少两个层17、18，所述至少两个层17、18彼此放置和固定，所述至少两个层中的一层的图案与所述至少两层中的另一层的图案对齐，以形成三维分布的节点和微通道，所述微通道使节点流体连通。
根据这些布置，不需要形成微结构的主模具通过3D打印产生，所述微结构即最小尺寸小于3D打印机的分辨率(例如小于30μm)的结构，而那些需要形成微结构的主模具通过根据本发明的方法来产生，该方法将3D打印与光刻或具有精度和等效分辨率的方法相结合。
根据这些布置，第二副模具和相应的封装模具(优选为刚性的)可以分别基于第一副模具和副封装模具(优选为柔性的)以与主模具和主封装模具相同的细节水平大量地快速复制。
因此，本发明能够实现快速原型制造，因为它利用了3D打印的设计和制造优势。最长的时间是：大约24小时的主模具和具有微结构的第二支撑件的制造，以及大约24小时的第一柔性副模具形式的打印。第二刚性副模具形式的模具的复制只需要大约1小时，微流体装置的层的模制只需要大约2小时。
最后这些操作的时间成本较低，可以并行进行。