[發(fā)明專利]一種基于微/納結(jié)構(gòu)的微流控反應芯片及其制備方法

無效

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• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103055980A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 聶富強;王曉東;沙俊;葉嘉明
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州汶顥芯片科技有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01J19/00
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于微/納結(jié)構(gòu)的微流控反應芯片及其制備方法，該微流控芯片表面有微通道和微/納結(jié)構(gòu)，溶液通過微通道表面上的微/納結(jié)構(gòu)發(fā)生高效率的混合，從而實現(xiàn)微流體溶液中各組分物質(zhì)的快速高效的反應，主要應用于催化反應、相變反應、多組分反應等相關(guān)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微流控分析芯片作為一種新型的分析平臺具有微型化、自動化、集成化、便捷和快速等優(yōu)點，已經(jīng)在很多領(lǐng)域獲得了廣泛的應用，例如細胞生物學、分析化學、環(huán)境監(jiān)測與保護、司法鑒定和藥物合成篩選。在微流控分析芯片中，微流體的均勻混合是樣品處理、分析和反應的關(guān)鍵，例如生物測定、相變反應、多組分反應中就需要這樣的操作，這是由于微流控分析芯片的特點就要對微觀尺度下的微流體進行操作和控制，而作為操作和控制對象的流體量又極其微小，導致微流體的流動特性與宏觀有很大的不同，在宏觀尺度下可以忽略的現(xiàn)象在微觀尺度下成為流體流動的主要影響因素。近年來，在微流控分析芯片上如何實現(xiàn)對微流體中各物質(zhì)的快速高效反應，已經(jīng)成為微流控分析芯片技術(shù)中的研究難題和熱點。

高效的反應依賴高效的混合，然而，常規(guī)的混合技術(shù)很難在微通道中完成對微流體的均勻混合，因此，通過在微流控芯片的微通道中制備微/納結(jié)構(gòu)，利用微/納結(jié)構(gòu)對溶液的高效混合，從而實現(xiàn)微流控芯片的微流體中各物質(zhì)的高效反應。發(fā)展一種便捷、快速、高效、低成本的微流體反應技術(shù)，應是微流控芯片分析技術(shù)的研究方向之一，目前尚未有實質(zhì)性的突破。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種基于微/納結(jié)構(gòu)的微流控反應芯片及其制備方法，該微流控芯片表面有微通道和微/納結(jié)構(gòu)，溶液通過微通道表面上的微/納結(jié)構(gòu)發(fā)生高效率的混合，從而實現(xiàn)微流體溶液中各組分物質(zhì)的快速高效的反應，主要應用于催化反應、相變反應、多組分反應等相關(guān)領(lǐng)域。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的操作步驟：

(1)用計算機輔助設(shè)計軟件設(shè)計和繪制微流控芯片中各層芯片的微結(jié)構(gòu)和微通道圖形。

(2)通過微加工技術(shù)在各層微流控芯片基材表面和粘性薄膜上加工所需的微結(jié)構(gòu)和微通道，包括微泵微通道、進樣孔、混合與反應主通道和出樣孔。

(3)利用雙層粘性薄膜，將各層微流控芯片對齊、粘合、加壓封合，組成微滴流動可控的微流控芯片。

本發(fā)明中，基于微/納結(jié)構(gòu)的微流控反應芯片的芯片基材可以是PMMA、PC、PVC、COC、銅、鋁、不銹鋼、硅片、玻璃圓片，也可是市售的各類普通CD光盤。

本發(fā)明中，基于微/納結(jié)構(gòu)的微流控反應芯片的微流控芯片和粘性薄膜的微結(jié)構(gòu)和微通道可以通過數(shù)控銑刻、激光刻蝕、LIGA技術(shù)、模塑法、熱壓法、化學腐蝕制備，也可用軟刻蝕技術(shù)制備。

本發(fā)明中，基于微/納結(jié)構(gòu)的微流控反應芯片是由兩層芯片組成，各層芯片之間用粘性薄膜貼合，粘性薄膜可以是雙層力致粘性薄膜，也可是普通雙面膠薄膜。

本發(fā)明中，基于微/納結(jié)構(gòu)的微流控反應芯片的微通道的微/納結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)溶液的均勻混合。

本發(fā)明中，基于微/納結(jié)構(gòu)的微流控反應芯片的微通道的微/納結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)溶液中各物質(zhì)在均勻混合中快速地反應。

本發(fā)明提出的基于微/納結(jié)構(gòu)的微流控反應芯片及其制備方法，操作簡單、實現(xiàn)了微流體溶液的高效混合與反應，極大降低了微流體溶液混合與反應的成本，具有便攜、經(jīng)濟、快速、高效的特點，在催化反應、相變反應、多組分反應等相關(guān)領(lǐng)域中具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1.基于微/納結(jié)構(gòu)的微流控反應芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

a.溶液驅(qū)動泵，b.溶液驅(qū)動泵，c.蛇形混合區(qū)，d.溶液出口。

具體實施方案

實施例1

用計算機輔助設(shè)計軟件設(shè)計和繪制微流體流動可控的微流控芯片的兩層芯片的微結(jié)構(gòu)和微通道圖形。利用數(shù)控CNC系統(tǒng)加工制備兩層聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)芯片的微結(jié)構(gòu)和微通道，分別用自來水、蒸餾水清洗各層芯片，并用乙醇擦拭芯片表面殘留的指紋、油漬等污漬。在雙面膠薄膜上，用刻字機加工制備所需的微結(jié)構(gòu)和微通道。將兩層芯片小心對齊、粘合、加壓封合，制成微流控反應芯片。將樣品溶液通過兩個電滲泵加入微流控芯片的進樣注入孔，溶液在外置電滲泵的驅(qū)動下進入微通道中的蛇形混合區(qū)，發(fā)生混合與反應，最后實現(xiàn)在微/納結(jié)構(gòu)促進下的微流體溶液中各物質(zhì)的快速反應。

實施例2

用計算機輔助設(shè)計軟件設(shè)計和繪制離心式微流控芯片的兩層芯片的微結(jié)構(gòu)和微通道圖形。利用數(shù)控CNC系統(tǒng)加工制備兩層圓片狀聚碳酸酯(PC)芯片的微結(jié)構(gòu)和微通道，分別用自來水、蒸餾水清洗各層芯片，并用乙醇擦拭芯片表面殘留的指紋、油漬等污漬。在雙面膠薄膜上，用刻字機加工制備所需的微結(jié)構(gòu)和微通道。將兩層芯片小心對齊、粘合、加壓封合，制成微流控反應芯片。將樣品溶液通過兩個電滲泵加入微流控芯片的進樣注入孔，溶液在外置電滲泵的驅(qū)動下進入微通道中的蛇形混合區(qū)，發(fā)生混合與反應，最后實現(xiàn)在微/納結(jié)構(gòu)促進下的微流體溶液中各物質(zhì)的快速反應。