[發明專利]一種超聲駐波式微流控芯片及其制備方法

有效

• 申請號: 201010192151.3
• 申請日: 2010-05-31
• 公開（公告）號: CN101881779A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 國世上;趙興中;郭峰;李思晢;曾謙
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N35/00
• 分類號: G01N35/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明屬于微全分析系統領域。特別涉及一種超聲駐波式微流控芯片及其制備方法。

背景技術

微流控芯片技術是20世紀90年代在分析化學領域發展起來的，它以微網絡為結構特征，以生命科學為主要研究對象，將整個實驗室的功能包括樣片預處理、反應、分離、檢測等集成在微芯片上，使分析速度得到極大提高，具有極為廣泛的適用性和應用前景，是當前微全分析系統研究的重點。

與此同時，由于聲學檢測和操作方法對活體生物樣本檢測的無損性，使得其成為研究的另一個熱點。目前，在微流控系統中，一般通過濕法刻蝕方法，在硅片等硬質材料上刻蝕出微網絡結構，再通過陽極鍵和的方式，將玻璃片鍵和到刻蝕有微結構的硅片上，以此來制作聲波芯片。這種聲波芯片加工效果較好，但是，它需要用到價值數百萬的陽極鍵和設備，從而使得制備的芯片成本很高，不利于市場化。此外，目前的聲波芯片還只是停留在實驗室階段，還缺乏對芯片可操作性和可控性方面的研究。

發明內容

本發明的目的就是針對上述現有技術的狀況提供一種制作過程簡單、制作成本低且集成度高的超聲駐波式微流控芯片及其制備方法。

實現本發明目的采用的技術方案是：

超聲駐波式微流控芯片，由載玻片、微流控芯片、印刷電路板(PCB板)、壓電陶瓷和控制電路所構成。微流控芯片結構中包含有駐波反應腔，由聚二甲基硅氧烷(PDMS)液態預聚物通過陽模模板成型，并在其液態預聚物固化前將所述的載玻片放置其上，待其固化連為一體后脫模；PCB板的正面上具有一層導電層，其通過該導電層和微流控芯片的非載玻片面與微流控芯片連成一體，且在PCB板的正面設置有與微流控芯片結構相對應的孔位，其對應駐波反應腔的孔位安裝有壓電陶瓷；控制電路布設在PCB板的背面。

實際應用中，上述微流控芯片上的駐波反應腔的數目可≥1，且上述PCB析上的孔位和壓電陶瓷與之相對應；與之相對應的控制電路為一組開關電路，開關的輸入端連在一起，其輸出端與各壓電陶瓷分別相連。

超聲駐波式微流控芯片的制備方法由下述步驟所構成：

1、用軟光刻的方法制備所需的含有駐玻反應腔的微流控芯片用的陽模模板；

2、在表面具有一層導電層的印刷電路板(PCB板)上的導電層面上加工出與微流控芯片中結構相對應的孔位，并在與超聲駐波反應腔相對應的孔位里安裝壓電陶瓷片，接著在PCB板的非導電層面上布設相應的控制電路；

3、將聚二甲基硅氧烷(PDMS)液態預聚物置入制備的微流控芯片的陽模模板上，并將載玻片放置在陽模模板上的PDMS液態預聚物上，待PDMS液態預聚物反應固化后，一起脫模，形成與載玻片一體的微流控芯片，用打孔器打孔；

4、將與載玻片一體的微流控芯片通過其上的非載玻片層面和PCB板上的導電層面與制

備的PCB板對應地連接在一起。

實際應用中，上述制備微流控芯片用的陽模模板可選用單晶硅陽模模板；上述PCB板上安裝有壓電陶瓷的孔位里可填充封裝壓電陶瓷的環氧樹脂。

本發明超聲駐波的聲源來自安裝在PCB孔洞里面的壓電陶瓷，其工作頻率由其自身性質決定。根據各個壓電陶瓷的諧振頻率的不同，通過調節輸入信號的強度和頻率，可以實現對細胞之類的生物活體樣品的分離和捕獲。

本發明通過包埋的方法實現了超聲駐波在微流控芯片中的集成。與現有方法相比，具有如下的優點：此裝置加工過程簡單，無需濕法刻蝕等復雜步驟；成本低，制作過程中不需要價格昂貴的陽極鍵和設備；超聲駐波場的產生和調節可控；通過使用尺寸更加小的壓電陶瓷片可以使得裝置具有更高的集成度。利用本發明能夠很容易地實現對細胞等生物活體樣品的分離、捕獲和操縱。據此，本發明可廣泛應用于生命科學、藥物科學和醫學等領域。

附圖說明：

圖1是本發明超聲駐波式微流控芯片的橫剖面結構示意圖。

圖2是本發明實施例1產品的俯視圖。

圖3是本發明實施例2產品的俯視圖。

圖4是本發明實施例3產品的俯視圖。

附圖中：1——PCB板，2——PDMS，3——載玻片，4——超聲駐波反應腔，5——PZT壓電陶瓷片，6——封裝PZT的環氧樹脂，7——芯片的進/出液孔。

具體實施方式：

實施例1

1、用軟光刻的方法制取超聲駐波微流控芯片用的單晶硅陽模模板，此模板中只設計有一個駐波反應腔(4)，形成1×1的駐波反應腔陣列；