[發(fā)明專利]帶有柵壓調(diào)制功能的超薄封裝微流體系統(tǒng)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210109492.9
• 申請(qǐng)日: 2012-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN102631957A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊虔偉;孫偉強(qiáng);李剛;冮鑑;許勝勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): B01L3/00
• 分類號(hào): B01L3/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種帶有柵壓調(diào)制功能的超薄封裝微流體系統(tǒng)及其制備方法。

背景技術(shù)

芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-a-chip)技術(shù)在近年來(lái)得到了廣泛的重視，發(fā)展迅速，該領(lǐng)域必將在未來(lái)幾十年里將給世界經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的產(chǎn)值，并將極大地促進(jìn)基因生物學(xué)、藥物學(xué)、精細(xì)化學(xué)等諸多領(lǐng)域的發(fā)展。隨著實(shí)驗(yàn)要求的提高，對(duì)待測(cè)器件的制備成本、周期、工作強(qiáng)度等多方面要求也日益提高。封裝技術(shù)在很大程度上決定了器件的工作能力和應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)多樣性的本領(lǐng)。超薄封裝不僅可以增強(qiáng)對(duì)芯片中核心處微流體通道的觀測(cè)，也能夠?qū)崿F(xiàn)在較高柵壓調(diào)制下對(duì)微通道中離子輸運(yùn)性能的研究，因而具備很好的應(yīng)用前景。

傳統(tǒng)微流體系統(tǒng)封裝的方法主要有陽(yáng)極鍵合、熱鍵合、通過(guò)SU-8光刻膠等粘附實(shí)現(xiàn)的鍵合(A.Prabhakar?and?S.Mukherji，″Microfabricated?polymer?chip?with?integrated?U-bend?waveguides?for?evanescent?field?absorption?based?detection″，Lab?Chip，2010，10，748-754.)以及PDMS鍵合(X.Liu，Q.Wang，J.H.Qin?and?B.C.Lin，″A?facile?“l(fā)iquid-molding”method?to?fabricate?PDMS?microdevices?with?3-dimensional?channel?topography″，Lab?Chip，2009，9，1200-1205.)等，其中以PDMS膠層及其附加粘附層從實(shí)現(xiàn)的鍵合方法應(yīng)用最為廣泛。此類方法均需購(gòu)置原材料，如SU-8和PDMS，并在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下借助烘箱、熱板等設(shè)備經(jīng)過(guò)繁雜的工藝實(shí)現(xiàn)，且成本高、耗時(shí)久、難度大并且成功率因操作人員經(jīng)驗(yàn)而有較大變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種帶有柵壓調(diào)制功能的超薄封裝微流體系統(tǒng)及其制備方法。

本發(fā)明提供的微流體系統(tǒng)，由上至下依次為保護(hù)層、頂柵壓電極層、膜封裝層、微米通道層、測(cè)試電極層、絕緣層、底柵壓電極層、基底和固定插管基座，且所述膜封裝層、微米通道層和絕緣層形成微米通道腔，所述測(cè)試電極層位于所述微米通道腔的內(nèi)底部，所述固定插管基座與注入管配伍，且所述注入管與所述微米通道腔相通。

上述系統(tǒng)中，構(gòu)成所述保護(hù)層和基底的材料均為玻璃；

構(gòu)成所述固定插管基座的材料為PDMS；

構(gòu)成所述頂柵壓電極層和底柵壓電極層的材料均為Cr；

構(gòu)成所述絕緣層的材料為SOG膠；

構(gòu)成所述測(cè)試電極層的材料為Cr薄膜層和Au薄膜層，且所述Cr薄膜層位于所述Au薄膜層之下；

構(gòu)成所述微米通道層的材料為SU-8負(fù)膠；

構(gòu)成所述膜封裝層的材料為聚酯薄膜。

所述固定插管基座的厚度為5mm；

所述頂柵壓電極層和底柵壓電極層的厚度均為40-60納米，優(yōu)選50納米；

所述絕緣層的厚度為190-210nm，優(yōu)選200nm；

所述測(cè)試電極層中，Cr薄膜層和Au薄膜層的厚度均為45-55納米，優(yōu)選均為50納米；

所述微米通道層的厚度為23-27μm，優(yōu)選25μm；

所述膜封裝層的厚度為200μm；

所述注入管的直徑可根據(jù)實(shí)際需要選自，如可為外徑為1mm的中空注入管。

本發(fā)明提供的制備所述微流體系統(tǒng)的方法，包括如下步驟：

1)在基底上制備底柵壓電極層；

2)在所述步驟1)制備得到的底柵壓電極層上制備一層絕緣層，并在所述絕緣層之上制備一層測(cè)試電極層；

3)在所述步驟2)制備得到的測(cè)試電極層上制備一層微米通道層，并在微米通道層的兩端打孔，并制備固定插管基座；

4)在膜封裝層上制備頂柵壓電極層；

5)在所述步驟3)制備得到的微米通道層上用所述步驟4)所述膜封裝層進(jìn)行封裝，并在其上用保護(hù)層覆蓋固定；

6)在所述步驟3)所得固定插管基座上插管得到所述微米流體系統(tǒng)。

上述方法中，構(gòu)成所述保護(hù)層、頂柵壓電極層、膜封裝層、微米通道層、測(cè)試電極層、絕緣層、底柵壓電極層、基底和固定插管基座的材料均與前述相同；

所述保護(hù)層、頂柵壓電極層、膜封裝層、微米通道層、測(cè)試電極層、絕緣層、底柵壓電極層、基底和固定插管基座的厚度均與前述相同。