[發明專利]一種微流體離子源芯片及其制備方法

有效

• 申請號: 201610149298.1
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105797791B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 錢翔;于賜龍;王曉浩;余泉;倪凱
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司44223
• 代理人: 楊洪龍

【技術領域】

本發明涉及一種微流體離子源芯片及其制備方法。

【背景技術】

微流體芯片特別是具備高密度、大規模、高通量、多功能等特點的集成微流體芯片，已經在化學和生物學等領域發揮著重要的作用。與宏觀尺度的實驗裝置相比，這一技術顯著降低了樣品的消耗量，提高了反應效率。同時也降低了實驗產生廢物對環境的污染；集成微流體芯片操作的并行優勢可以實現實驗的高通量、自動化控制；并且可以通過微閥微泵等微細結構進行精確控制。這使得微流體芯片在分析領域中具有不可替代的優勢。

質譜分析是測量離子質荷比的一種分析方法，其基本原理是使試樣中各組分在離子源中發生電離，生成不同質荷比的帶正電荷的離子，經加速電場的作用，形成離子束，進入質量分析器，利用電場和磁場使離子發生偏轉，將它們分別聚焦得到質譜圖，從而確定其質量。質譜儀正是應用這種原理對未知物質進行分析的儀器。電噴霧質譜(Electrospray Ion-Mass Spectrometer，ESI-MS)聯用比較早就應用于物質分析領域，然而在質譜儀具有高靈敏度這一優點的同時，其對離子源的要求往往也很高。傳統的噴霧針離子源需要對樣品在其他平臺上進行前處理，存在樣品消耗量大、分離效率與傳輸效率不高等問題。聯用質譜的微流體電噴霧離子源應運而生，微流體芯片可以集成樣品的前處理、預分離、電噴霧等功能，大大提高了檢測的靈敏度，降低樣品的消耗量。

研究中報道的具有較好電噴霧效果的微流體芯片多采用石英、玻璃材料。另一種常用材料是高聚物聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)，采用它要得到好的電噴霧效果則比較困難。但是它相對前兩種材料成本低很多，制作工藝簡單，制作時間短，可批量制作，所以對這種材料進行工藝上的創新研究具有很大的意義和價值。一種好的微流體芯片的結構、材料和制備方法，都能在成本和結構穩定性上給分析系統帶來很大的幫助。

由于目前與質譜聯用的基于PDMS的微流體芯片需要在微米級別的流道兩邊進行切割形成噴霧尖端，這給微流體芯片的加工制作帶來了巨大的切割困難。目前用于質譜聯用的微流體芯片離子源只有液路流道的設計，缺少氣路輔助霧化的功能；而且，與質譜聯用的微流體芯片離子源都需要施加高電壓實現樣品離子化，同時還需要液體驅動裝置實現液體樣品的進樣，這些缺點致使質譜聯用微流體芯片的小型化發展嚴重受限。

【發明內容】

為了克服現有技術的不足，本發明提出了一種能夠實現超音速自動進樣的微流體離子源芯片。

一種微流體離子源芯片，包括離散相層、第一連續相層和噴霧口，所述離散相層包括離散相儲存池和離散相流道，所述第一連續相層包括第一連續相儲存池和第一連續相流道，所述第一連續相流道始于所述第一連續相儲存池并于設定位置分成兩條第一連續相流道支路，所述兩條第一連續相流道支路匯合于所述噴霧口，所述離散相流道連通所述離散相儲存池和噴霧口，所述離散相流道位于兩條第一連續相流道支路之間。

優選地，還包括第二連續相層，所述離散相層在所述第一連續相層和第二連續相層之間，所述第二連續相層包括第二連續相儲存池和第二連續相流道，所述第二連續相流道始于所述第二連續相儲存池并于設定位置分成兩條第二連續相流道支路，所述兩條第二連續相流道支路匯合于所述噴霧口。

優選地，所述離散相流道的出口位于所述噴霧口的中間。

優選地，所述第一連續相流道和第二連續相流道用于通過連續相流體以使所述離散相流道的出口產生負壓。

優選地，還包括凸臺層，所述第一連續相層位于所述凸臺層與離散相層之間。

優選地，所述離散相層包括多條離散相流道，所述第一連續相層包括多條第一連續相流道。

本發明還提出了一種微流體離子源芯片制備方法，包括如下步驟：

S1、在第一基片上形成第一光刻膠層，將離散相層掩膜板放在所述第一光刻膠層上，朝所述離散相層掩膜板曝光；其中，所述離散相層掩膜板具有與離散相層的離散相儲存池、離散相流道、離散相層標記、以及噴霧口的位于離散相層高度的部分對應的透光圖案；

S2、將所述離散相層掩膜板移除，在所述第一光刻膠層上形成第二光刻膠層，將連續相層掩膜板放在所述第二光刻膠層上，將連續相層掩膜板的連續相層標記與所述離散相層標記對齊，朝所述連續相層掩膜板曝光，將所述連續相層掩膜板移除；其中，所述連續相層掩膜板具有與連續相層的連續相儲存池、連續相流道、連續相層標記以及噴霧口的位于連續相層高度部分對應的透光圖案；