[發明專利]芯片其基片采用強疏水材質的霍亂診斷用微流控裝置

在審

• 申請號: 201610354984.2
• 申請日: 2016-05-17
• 公開（公告）號: CN107377013A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 李榕生
• 申請（專利權）人: 李榕生
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N33/569
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種芯片其基片采用強疏水材質的霍亂診斷用微流控裝置，屬于分析測試領域。

背景技術

相關多通道微流控霍亂診斷技術背景，可以參見CN 200910150930.4等發明專利申請案。

僅就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。

那么，下面要談談本案關注的重點問題。

微流控芯片的基本架構，包括刻蝕有槽道的基片以及與之貼合在一起的蓋片，所述基片上的液流通道，在裝配上蓋片之前，表觀上看就是一些槽道，要等到在其上覆蓋了蓋片之后，才真正閉合形成所述液流通道，該槽道的槽道內表面連同包繞著該槽道的那部分蓋片一起構成所述的液流通道；那么，顯然，裝配完成了之后的該液流通道，它的內表面面積的主要部分是那個槽道的內表面面積，換句話說，該槽道內表面的狀態或性質基本上決定了該液流通道的整體狀態或性質；因此說，這個構建在基片上的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，在這一材料上構建槽道，如果不進行針對該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材料上的槽道內表面進行改性修飾，是必須的操作；那么，這個針對PDMS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。

據文獻報道，有一種權宜的解決方案，是在待測試樣溶液中加入少量的表面活性劑，以便在測試的過程中，在該PDMS槽道內表面臨時構建動態的、暫時有效的表面親水層；然而，由于表面活性劑的兩親性質，該方案所引入的表面活性劑必然同時也會與試樣溶液中的被測成分發生結合作用，使得被測成分不能夠被正常檢出或其被檢出比率可疑地降低；該表面活性劑甚至可能以膠束形式將被測成分完全包裹，使得被測成分無法被檢出或識別；因此，該種向試樣溶液中添加表面活性劑的方案，遠不是一個理想的解決方案。