[發(fā)明專(zhuān)利]側(cè)壁具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽的微流控芯片

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210248637.3
• 申請(qǐng)日: 2012-07-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102728424A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓曉軍;王磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01L3/00
• 分類(lèi)號(hào): B01L3/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微流控芯片。

背景技術(shù)

微流控芯片技術(shù)是一種可以應(yīng)用于化學(xué)合成分析和檢測(cè)的新型技術(shù)。而微混合效果則是其中至關(guān)重要的一個(gè)步驟。國(guó)內(nèi)外的許多科學(xué)家都在進(jìn)行微混合效果增強(qiáng)的研究，包括嵌入障礙物的方法，以及利用特殊結(jié)構(gòu)引起湍流的方法等。然而，上述方法要么是具有復(fù)雜的制備微混合器的過(guò)程，要么混合的效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種側(cè)壁具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽的微流控芯片，該微流控芯片設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，混合效果好。

本發(fā)明的側(cè)壁具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽的微流控芯片由基底1和PDMS聚合物組成，其發(fā)明點(diǎn)在于在PDMS聚合物的通道的側(cè)壁上沿通道方向?qū)ΨQ(chēng)設(shè)置有若干個(gè)半圓柱型溝槽。

通道長(zhǎng)度越長(zhǎng)混合效果越好，具有的溝槽結(jié)構(gòu)越多混合效果越好。寬度范圍在100微米~300微米之間。

溝槽和通道是一個(gè)整體，溝槽深度和通道的深度一致，深度范圍在100微米~200微米之間。

本發(fā)明的溝槽深度范圍為通道寬度的1/32~31/32，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)溝槽深度為通道寬度的1/4時(shí)，其對(duì)混合效果的增強(qiáng)最佳。溝槽之間間距為0~2000微米。

本發(fā)明采用嵌入側(cè)壁的對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽實(shí)現(xiàn)了對(duì)微混合效果的明顯增強(qiáng)。該設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，混合效果好，溝槽的深度和大小可控，成本低，適用于不同擴(kuò)散系數(shù)的流體混合，該設(shè)計(jì)在科研方面尤其是微流控分析檢測(cè)方面有巨大的應(yīng)用前景，而這種溝槽設(shè)計(jì)思想也在化學(xué)工程領(lǐng)域中有很大的用途。

附圖說(shuō)明

圖1為側(cè)壁具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽的微流控芯片的主視圖；

圖2為側(cè)壁具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽的通道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為具體實(shí)施方式一中制備的側(cè)壁具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽的微流控芯片的照片；

圖4為混合效果對(duì)比圖（水溶液），雷諾系數(shù)為10；

圖5為混合效果對(duì)比圖（血紅蛋白溶液），雷諾系數(shù)為100。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：如圖1~2所示，本實(shí)施方式的側(cè)壁具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽的微流控芯片由基底1和PDMS聚合物2組成，其發(fā)明點(diǎn)在于在PDMS聚合物2的通道3的側(cè)壁上沿通道方向?qū)ΨQ(chēng)設(shè)置有若干個(gè)半圓柱型溝槽4，其加工方法如下：

一、側(cè)壁具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽微混合器的制備：

1）玻璃片清洗：玻璃基底在超純水中超聲5分鐘，氮?dú)獯蹈?，并依次用丙酮，甲醇，和異丙醇超聲清?分鐘，并用氮?dú)獯蹈?。清洗所用到的溶液均為分析純?cè)噭?/p>

2)?掩膜：利用Clewin?4軟件設(shè)計(jì)出側(cè)壁具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽的結(jié)構(gòu)（通道200μm×100μm，溝槽深度為200μm），然后將其利用高分辨專(zhuān)業(yè)掩膜打印機(jī)打印出來(lái)。

3）模版：利用軟紫外技術(shù)對(duì)SU-8光敏膠或AM系列的光敏膠進(jìn)行光刻。在光刻機(jī)上將掩膜與玻璃基片對(duì)準(zhǔn)，將100?μm厚的SU-8光刻膠平鋪于玻璃基底上，在65℃條件下預(yù)熱10分鐘，接著將基底暴露在365?nm的紫外光下5秒，曝光劑量為500~600?mJ/Cm²。最后置于加熱板上以65℃加熱1分鐘，95℃加熱10分鐘。再冷卻到室溫之后在Microposit?EC溶液中進(jìn)行清洗1分鐘，然后蒸氣法將其表面硅烷化（全氟硅烷），備用。

4）PDMS定形：在具有形狀的模版上進(jìn)行聚二甲基硅氧烷（PDMS）的澆筑，從而制成微流控芯片模型。在室溫下，PDMS的澆筑過(guò)程是將硅酮樹(shù)脂和固化劑（美國(guó)道康寧公司）按照10：1的比例同時(shí)澆筑到模版之上，在80℃下加熱4小時(shí)便可得到成形的固體PDMS通道模型。將固化的PDMS從基底剝離，并用針頭將PDMS模版上的進(jìn)出口挑開(kāi)。由于模版是具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽設(shè)計(jì)的，PDMS定形之后，其下表面就會(huì)產(chǎn)生溝槽結(jié)構(gòu)的形狀，然后將其含有微結(jié)構(gòu)一側(cè)和另一片干凈玻璃片置于等離子體氛圍中反應(yīng)30秒，反應(yīng)后將PDMS和玻璃對(duì)扣壓實(shí)，在80℃下加熱30分鐘，微流控芯片即制備出來(lái)（圖3）。

二、側(cè)壁具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽微混合器對(duì)混合效果的增強(qiáng)：

我們通過(guò)調(diào)節(jié)注射器泵在不同的流速下將酚酞的堿溶液（紅色）和無(wú)色透明的純水注入到側(cè)壁具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽微混合器中使其進(jìn)行混合，利用混合之后的溶液顏色的標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行對(duì)比，標(biāo)準(zhǔn)偏差越小意味著混合效果越好。由圖4中曲線(xiàn)數(shù)值可以看出，對(duì)于水溶液的混合，具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽結(jié)構(gòu)的混合效果比沒(méi)有溝槽的混合效果好2.22倍。結(jié)果表明，這種側(cè)壁具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽的微混合器對(duì)混合效果有明顯的提高。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是，對(duì)于不同混合系數(shù)的溶液例如血紅蛋白等生物分子的溶液，該混合器對(duì)其混合效果也有很明顯的增強(qiáng)。如圖5所示，對(duì)于血紅蛋白溶液，具有對(duì)稱(chēng)半圓柱溝槽結(jié)構(gòu)的混合效果比沒(méi)有溝槽的混合效果好2.18倍。