[發(fā)明專利]一種微流控芯片的接口結(jié)構(gòu)及其制作方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410059322.3
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN103816950A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣興宇;王紀(jì)東;孫佳姝;靳鈺
• 申請（專利權(quán)）人: 國家納米科學(xué)中心
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微流通道的封接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微流控芯片的接口結(jié)構(gòu)及其制作方法和在微流控裝置的封接中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

微流控技術(shù)是近年來發(fā)展起來的在微/納尺度控制流體流動的技術(shù)。因其使用方便、價格低廉，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到生物分析、細(xì)胞和微生物培養(yǎng)以及藥物合成篩選等領(lǐng)域，是下一代病原體檢測、生物學(xué)研究以及藥物合成、篩選平臺構(gòu)建的基礎(chǔ)。

聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一種具有透光性好、高生物相容性等突出優(yōu)點的聚合物，以PDMS為主要材料的微流控芯片已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于病原體檢測、細(xì)胞和微生物培養(yǎng)以及藥物合成篩選等領(lǐng)域。此外，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、熱塑性彈性體（TPE）、聚氨酯丙烯酸甲酯（PUMA）或紫外固化膠（如Norland紫外固化膠）也常作為微流控芯片的材料。

然而，在微流控芯片上進行實驗時面臨許多問題，包括細(xì)菌污染、管道堵塞、產(chǎn)生氣泡以及管道封接處封接不牢等。微流控芯片與流體引入/引出管道封接處封接不牢的問題極大地限制了微流控芯片的應(yīng)用。封接不牢的問題通常在需要在微流管道中引入較大壓力時出現(xiàn)，該問題極大地限制了流體在微流控管道中流動的速度或能形成的壓力，影響微流控芯片在分析和合成時的通量以及分離效果。因此，封接問題已經(jīng)成為長期阻礙微流控芯片進一步發(fā)展應(yīng)用的障礙。

目前，國內(nèi)外已經(jīng)有人關(guān)注這個問題，并且提出了一些解決方法，例如O型環(huán)封接法、直接插管法和用環(huán)氧膠封接法等，但這些方法依然存在制作方法復(fù)雜、封接不牢和耐受壓力小等問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對微流控芯片與流體引入/引出管道封接處封接不牢的問題，本發(fā)明提供一種微流控芯片的接口結(jié)構(gòu)及其制作方法和在微流控裝置的封接中的應(yīng)用，本發(fā)明的接口結(jié)構(gòu)具有封接牢固、耐受壓力強的特點。

在第一方面，本發(fā)明提供一種微流控芯片的接口結(jié)構(gòu)，包括引流管、微流通道入/出口、第一密封層和第二密封層，所述引流管插入所述微流通道入/出口中形成過盈配合，所述第一密封層為密封膠，所述密封膠粘結(jié)所述引流管與所述微流通道入/出口，所述第二密封層的材料與所述微流控芯片的材料相同，所述第二密封層覆蓋所述第一密封層并與所述微流控芯片和引流管粘貼。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述微流控芯片的材料為聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、熱塑性彈性體（TPE）、聚氨酯丙烯酸甲酯（PUMA）或紫外固化膠，例如Norland紫外固化膠，優(yōu)選為聚二甲基硅氧烷。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述密封膠為硅膠，例如Dow?Coning公司的3145系列硅膠，或環(huán)氧膠，優(yōu)選為硅膠。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述引流管的材料為聚乙烯（PE）、聚醚醚酮（PEEK）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、熱塑性聚氨酯彈性體橡膠（TPU）或TPX（日本三井化學(xué)株式會社），優(yōu)選PE。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述微流通道是通過模具制作的微流控芯片的有通道面與塑料或玻璃片緊密貼合形成的，所述微流通道入/出口位于所述微流控芯片的與塑料或玻璃片貼合面的背面。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述微流通道入/出口和所述引流管的橫截面均為圓形；所述微流通道入/出口的口徑為0.5-1.5mm，所述引流管的外徑為0.6-1.8mm，并且所述引流管的外徑大于所述微流通道入/出口的口徑。

優(yōu)選地，所述微流通道入/出口的口徑為0.81mm，所述引流管的外徑為1mm。

優(yōu)選地，所述微流通道的深度不低于10μm，以保證流體流動需要的足夠空間。

優(yōu)選地，所述微流控芯片的厚度不低于4mm，優(yōu)選4-6mm，以保證微流控芯片足夠的強度。

優(yōu)選地，所述第二密封層的厚度為2-3mm，以保證足夠的密封效果，厚度低于2mm雖然也能有較強的密封能力，但是其密封性會下降，厚度高于3mm時的密封效果并沒有明顯的提升，但是會造成材料的浪費。

在第二方面，本發(fā)明提供一種如第一方面所述的接口結(jié)構(gòu)的制作方法，包括：在引流管的端口處涂抹未固化的密封膠；然后將所述引流管插入微流控芯片上預(yù)先打出的微流通道入/出口形成過盈配合，并使所述密封膠粘結(jié)所述引流管與所述微流通道入/出口；最后用與所述微流控芯片相同且未固化的材料澆注在所述密封膠上，待其固化后形成覆蓋所述密封膠并與所述微流控芯片和引流管粘貼的第二密封層。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述微流控芯片是以聚二甲基硅氧烷為材料并利用模具制作的。