[發(fā)明專利]一種透明膠帶雕刻微流控芯片模具的快速制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410449818.1
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104191548B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設計）人: 劉彧;張昊;高健
• 申請（專利權）人: 齊魯工業(yè)大學
• 主分類號: B29C33/38
• 分類號: B29C33/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發(fā)明涉及一種微流控芯片模具快速制備方法，是一種透明膠帶雕刻微米級深度通道的模具制作方法。

技術背景：

微流控技術是近年來發(fā)展起來的在微尺度控制流體流動的技術。因其使用方便、價格低廉，已經廣泛運用到生物分析、細胞和微生物培養(yǎng)以及藥物合成篩選等領域，是下一代病原體檢測、生物學研究以及藥物合成、篩選平臺構建的基礎。

微流控芯片加工方法主要分為直接加工法和模具復制法，其中直接加工法主要是使用激光燒蝕、計算機數字控制(CNC)雕刻或者刻蝕等方式在芯片材料上直接加工出微流體通道等結構；而模具復制法則通過基于模具的澆鑄聚合成型或者熱壓復制成型進行微結構的制作。由于模具復制法在微流控芯片的批量生產中具有前者無法比擬的優(yōu)勢，例如加工成本低、復制精度高、可一次性批量制備等特點，所以廣泛采用模具復制法來進行制作。然而，目前所使用的微流控芯片模具多為硅、金屬Ni、光刻膠等，模具加工方法主要通過光刻結合刻蝕等微加工方法進行制備，設備和加工成本昂貴。例如，采用基于金屬Ni模具的熱壓或注塑成型方法，可以制備熱塑性材料的微流控芯片，包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。上述的這些模具，主要采用光刻方法進行制備，雖然光刻法可以獲得高質量的模具，但是光刻法制備微流控芯片模具需要昂貴的光刻機和超凈室環(huán)境，此外還需要顯影以及后烘等工藝，過程繁瑣，成本較高，加工周期較長。此外，一旦模具的微結構確定了(例如微通道的寬度和深度)，則無法進行修改。因此，如果能夠發(fā)展一種材料成本和加工成本低廉、操作簡單易行的微流控芯片模具，對于微流控芯片的設計開發(fā)和批量生產都具有重大意義。

綜上所述，一種基于透明膠帶雕刻微米級深度通道的、用于制造聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片的模具的快速制備方法，有望對微流控設計加工起推動作用。

發(fā)明內容：

本發(fā)明的目的是建立一種透明膠帶雕刻微米級深度的、用于制造PDMS微流控芯片的模具的快速制備方法。其特征是通道深度由所附貼透明膠帶層數決定，通道形狀可以根據設計需要手工雕刻出。該方法操作簡單、成本低廉，有望在一般實驗室普及。

本發(fā)明所述的微流控芯片模具，其特征在于，該模具具有PDMS微流體通道進樣口和出樣口構件。

本發(fā)明所述的微流控芯片模具，其特征在于，該模具制作及其使用十分簡便，適用于PDMS、PMMA等材料的微流控芯片快速加工。

本發(fā)明所述的試驗流程大致可分為：透明膠帶陽模的雕刻—液態(tài)PDMS傾覆—PDMS的剝離；透明膠帶陰模雕刻—環(huán)氧樹脂制備陽模—液態(tài)PDMS傾覆—PDMS的剝離。其中透明膠帶陰模和陽模的雕刻為關鍵步驟，同時也是本發(fā)明的創(chuàng)新之處。

本發(fā)明所述的微流控芯片模具的快速制備方法，其具體技術方案如下：

本發(fā)明是一種透明膠帶雕刻微米級深度的用于制造PDMS微流控芯片模具的快速制備方法，使用雕刻透明膠帶作為PDMS通道翻制模具，使用貼附透明膠帶層數控制通道的深度，通道嵌于PDMS內。

本發(fā)明所述的方法是由手術刀手工雕刻透明膠帶制作出陰模和陽模。

本發(fā)明所述的方法具體制作步驟如下：

(1)、手繪或者用電腦繪圖軟件繪制出所需模具通道圖案，并打印，如圖1所示；

(2)、用等離子清洗儀清洗載玻片表面；

(3)、取一片已清洗的載玻片(301)，在其上附貼上透明膠帶(302)，可選用不同種類(厚度不同，單層厚度從20～1000μm)的透明膠帶單層、多層或復合使用，以得到所需的通道深度；

(4)、將貼有透明膠帶的載玻片放在70℃電熱板上2min；

(5)、將打印出的模具通道圖案放在已附貼透明膠帶載玻片的正下方；

(6)、用手術刀雕刻出模具通道形狀，如圖2所示；

(7)、將通道周圍透明膠帶(303)揭除，則可得到陽模，如圖3-d1所示；或將通道形狀的透明膠帶(304)揭除，則可得到陰模，如圖3-d2所示；

(8)、用錫箔紙(305)將所得到的通道模具圍起來形成一個澆鑄模具，如圖3-e所示；

(9)、將PDMS預聚體與偶聯劑(306)混合、抽真空除氣然后倒入澆鑄模具，將長3～10mm、直徑1～5mm的乳膠管放在進、出樣口(101)，之后置于70℃電熱板上2h固化；

(10)、將錫箔紙與PDMS和模具剝離，并將固化后的PDMS(309)與模具剝離，即可得到所需的微通道結構。