[發(fā)明專利]一種微流控芯片及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310571537.9
• 申請(qǐng)日: 2013-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103586093A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁福鵬;陸祖宏;封海清;涂景
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01L3/00
• 分類號(hào): B01L3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張學(xué)彪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物芯片技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微流控芯片制作方法。

背景技術(shù)

微型全分析系統(tǒng)（Miniaturized?Total?Analysis?Systems,μTAS）是當(dāng)今世界前沿的科技研究領(lǐng)域之一，其目的是通過(guò)化學(xué)分析設(shè)備的微型化和集成化，最大限度地把分析實(shí)驗(yàn)室的功能集成到便攜的分析設(shè)備中，甚至集成到方寸大小的芯片上，即“Lab?on?a?chip”。微流控芯片是μTAS當(dāng)前最活躍的研究方向之一，以微通道網(wǎng)絡(luò)及眾多分析功能元件的集成化為其結(jié)構(gòu)特征，不僅使樣品和試劑的消耗顯著下降，而且具有高效、高速、高通量的分析能力。微流控芯片主要應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)、食品安全、環(huán)保、化學(xué)分析等領(lǐng)域。

現(xiàn)有的微流控芯片制作方法，一般是先在基片（基片即芯片的基板）上制作流道和打孔（所打的孔作為蓄液池或者作為芯片連接外部部件的接口），然后將基片與平整的蓋板鍵合（主要分為化學(xué)鍵合和物理鍵合），從而形成封閉的流道，這種制作方法很難制作高精度的納米尺度的流道、也很難在同一塊芯片內(nèi)制作同時(shí)包含納米尺度和微米尺度的流道，并且制作成本非常高和成品率極低。其主要原因?yàn)榛蜕w板并不是絕對(duì)平整的，在納米尺度上可能是不平整的，現(xiàn)有鍵合工藝不能保證基片與蓋板在納米尺度上的充分貼合，從而使流道形狀和密閉性存在明顯缺陷；在鍵合過(guò)程中需要施加壓力，基片和蓋板會(huì)發(fā)生變形，可能導(dǎo)致納米尺度的流道被破壞，或者鍵合過(guò)程中需要進(jìn)行化學(xué)處理，也可能導(dǎo)致納米尺度的流道被破壞，或者鍵合過(guò)程中需要使用粘合劑，同樣也可能導(dǎo)致納米尺度的流道被破壞；當(dāng)需要在微流控芯片上集成電極時(shí)，往往需要通過(guò)復(fù)雜的工藝才能集成高精度的電極。現(xiàn)有技術(shù)，例如申請(qǐng)?zhí)枮?01010614403.7、名稱為“一種納流控芯片及基于AFM的加工方法和應(yīng)用”，申請(qǐng)?zhí)枮?00810060845.4、名稱為“微—納流控芯片的二維納米通道的制備方法”，申請(qǐng)?zhí)枮椤?01210558821.8”、名稱為“一種利用倒置熒光顯微鏡制造微納流控芯片的方法”，這些中國(guó)專利申請(qǐng)，都不能解決上述問(wèn)題。

因此，需要一種新的微流控芯片制作方法以解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中微流控芯片制作的缺陷，提供一種可制作微米和納米尺度流道的微流控芯片。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的微流控芯片所采用的技術(shù)方案為：

???????一種微流控芯片，其特征在于，包括基片、包裹層、隔離層和流道，所述基片上設(shè)置有犧牲層，所述犧牲層上設(shè)置有貫通所述犧牲層并深入所述基片內(nèi)部的溝道，所述犧牲層上覆蓋所述包裹層，所述溝道內(nèi)設(shè)置有所述隔離層，所述隔離層將所述犧牲層劃分成不同的區(qū)域，所述基片和/或包裹層上設(shè)置有連通外界和所述犧牲層的通道，所述犧牲層被腐蝕、被溶解或在熔化的狀態(tài)下被去除后得到所述流道。

更進(jìn)一步的，還包括功能結(jié)構(gòu)，所述隔離層包圍的一部分未被腐蝕、未被溶解和在熔化的狀態(tài)下未被去除的所述犧牲層形成功能結(jié)構(gòu)。方便在產(chǎn)生流道的同時(shí)，產(chǎn)生其它的功能結(jié)構(gòu)，其中，功能結(jié)構(gòu)可以為電極。

更進(jìn)一步的，還包括支撐結(jié)構(gòu)，所述隔離層包圍的一部分未被腐蝕、未被溶解和在熔化的狀態(tài)下未被去除的所述犧牲層為支撐結(jié)構(gòu)。方便在產(chǎn)生流道的同時(shí)，產(chǎn)生支撐結(jié)構(gòu)。

更進(jìn)一步的，所述犧牲層為導(dǎo)電材料或可溶性材料。同時(shí)通過(guò)選擇性地保留特定區(qū)域的犧牲層，可以產(chǎn)生導(dǎo)電性功能結(jié)構(gòu)；導(dǎo)電性功能結(jié)構(gòu)是指在使用芯片的過(guò)程中，用于連接芯片外部的電路，電極是常用的導(dǎo)電性功能結(jié)構(gòu)。可溶性材料為可被溶劑溶解的材料，特定的材料有與之相應(yīng)的特定溶劑（例如聚乙二醇作為犧牲層材料，水就是聚乙二醇的溶劑）。

更進(jìn)一步的，所述犧牲層通過(guò)鍍膜或旋轉(zhuǎn)涂覆的方式設(shè)置在所述基片上。使用鍍膜方式方便產(chǎn)生厚度可控的犧牲層，從而控制流道的深度。還可在同一塊基片上生成不同厚度區(qū)域的犧牲層，從而在同一塊芯片上產(chǎn)生不同深度的流道，并且流道的內(nèi)表面光滑，流道對(duì)流體的阻力小。犧牲層通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂敷的方式生成：將基片固定在甩膠機(jī)上，在基片上添加犧牲層材料的溶液或液態(tài)犧牲層材料，利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將犧牲層材料的溶液或液態(tài)犧牲層材料均勻涂布在基片上，然后將溶液內(nèi)的溶劑去除（例如通過(guò)蒸發(fā)的方式去除）或?qū)⒁簯B(tài)犧牲層材料固化，然后就形成固態(tài)的犧牲層。

更進(jìn)一步的，所述犧牲層通過(guò)多次鍍膜或旋轉(zhuǎn)涂覆的方式生成。方便在犧牲層上產(chǎn)生不同厚度的區(qū)域。可以根據(jù)需要在不同區(qū)域產(chǎn)生所需的厚度。

更進(jìn)一步的，所述溝道通過(guò)刻蝕或雕刻的方式生成。