[發明專利]一種采取新的流體驅動方式的微流控芯片裝置

在審

• 申請號: 201610089764.1
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN107020157A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 李榕生;葛宇杰
• 申請（專利權）人: 葛宇杰
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種采取新的流體驅動方式的微流控芯片裝置，屬于分析測試領域。

背景技術

關于微流控技術其本身的整體概貌而言，可以參見著名微流控專家林炳承先生不久前出的專著“圖解微流控芯片實驗室”，該專著已經由科學出版社出版，該專著對于微流控技術的過去、現在，以及，未來展望等等方面，都有著詳盡的、深入到具體細節的長篇論述。

微流控芯片經常應用到的領域包括對含有生物大分子的試樣溶液進行各種分析、檢測。

微流控芯片的基本架構，包括刻蝕有微小液流通道的基片以及與之貼合在一起的蓋片，所述基片上的微小液流通道，在裝配上蓋片之前，表觀上看就是一些微槽道，要等到在其上覆蓋了蓋片之后，才真正閉合形成所述微小液流通道，該微槽道的槽道內表面連同包繞著該微槽道的那部分蓋片一起構成所述的微小液流通道；那么，顯然，裝配完成了之后的該微小液流通道，它的內表面面積的主要部分是那個微槽道的內表面面積，換句話說，該微槽道內表面的狀態或性質基本上決定了該微小液流通道的整體狀態或性質；因此說，這個構建在基片上的微槽道的內表面狀態或內表面性質是關鍵因素；原則上講，任何的能夠保持或基本保持其固體形態的材料，都能夠用來制作基片及蓋片，比如，能夠用作基片及蓋片的材料可以是單晶硅片、石英片、玻璃片、高聚物如聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等等；當然，基片的選材和蓋片的選材可以相同，也可以不相同；從材料耗費、制作難度以及應用普及前景等等方面來看，這些材料之間存在不小差異，尤其是那個基片的選材，影響較大。

在各種基片制作材料中，聚二甲基硅氧烷，即PDMS，相對而言十分容易成型，在這樣的基片上制作微槽道極其簡單，并且該材料成本低廉，以該聚二甲基硅氧烷材料制作基片，在其上壓制或刻蝕微槽道，并與玻璃或聚丙烯或其它塑料片等廉價材料制作的蓋片相配合，貌似是一種比較理想的選擇；當然，蓋片材料也可以選擇使用廉價的聚二甲基硅氧烷材料：那么，這種基片選材為聚二甲基硅氧烷材料的方案，材料極便宜，制作極簡易，看似也應當極易于普及、推廣。

但是，事情并非如此簡單。

其一，這個聚二甲基硅氧烷材料，即縮寫字母PDMS所指代的材料，其本身是一種強烈疏水的材料，在這一材料上構建微槽道，如果不進行針對該微槽道表面的改性操作，那么，整體裝配完成之后，即蓋上蓋片后，因結構中的所述微槽道其內表面占據了大部分的液流通 道的內表面，那么，該PDMS微槽道內表面其強烈的疏水特性，是決定性因素，它會使得類似于水溶液的極性液體微細液流的通過變得十分困難，其流動阻力之大，甚至一般的微泵都難以推動，當然，如果蓋片也選擇使用該PDMS材料，那么，問題基本上一樣，大同小異；因此，在現有技術之中，特別針對該PDMS材料上的微槽道內表面進行改性修飾，是必須的操作；那么，這個針對PDMS微槽道內表面的改性操作很麻煩嗎？那倒也不是這個問題，構成嚴重技術困擾的，是另一個問題：這個PDMS材料基片其體相內部的PDMS聚合物分子具有自動向表面擴散、遷移的特性，這種基片體相內部PDMS聚合物分子自動向表面擴散、遷移的特性，將使得經過表面改性修飾的那個微槽道其內表面的改性之后的狀態并不能維持足夠長的時間，那個經表面改性之后的微槽道其內表面狀態的維持時間大致僅夠完成實驗室內部測試實驗的時間需要；換句話說，經過表面改性或表面修飾的該PDMS微槽道內表面，其改性之后或曰修飾之后所形成的表面狀態并不能持久，而是很快地自動趨于或曰變回表面改性之前的表面狀態，在較短的時間里就回到那種原本的強烈疏水的表面狀態，那么，試想，這樣的微流控芯片能夠大量制作、大量儲存、廣泛推廣嗎，答案很明顯，那就是，不可能。這個PDMS材料上的微槽道，不做表面修飾的話，類似于水溶液的極性溶液微細液流無法泵送通過，芯片也就沒法使用；而如果做了表面修飾，又無法持久保持其修飾之后的狀態，還是同樣無法推廣應用。

那么，如何做到既能夠利用廉價的PDMS材料來制作基片，而又能夠解除所述微槽道內表面修飾狀態無法持久、芯片無法大量制作、大量儲備進而廣泛推廣這樣一個令本領域眾多專業人員長期糾結的困擾，就是一個明擺著的其技術障礙不可小覷的高難度問題。

該高難度問題已經存在很多個年頭了，迄今為止，尚未得到妥善解決。