[發明專利]一種微流控芯片的封接裝置與封接方法

有效

• 申請號: 201610644980.8
• 申請日: 2016-08-08
• 公開（公告）號: CN106219482B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 何建國;黃純翠;貊澤強;余錦;李巖;王金舵;林蔚然;劉洋;劉昊
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院;中國科學院生物物理研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司11403
• 代理人: 李莎,李弘

技術領域

本發明涉及微流控芯片技術領域，具體涉及一種微流控芯片的封接裝置與封接方法。

背景技術

在微通道系統中對流體進行操控的技術被稱為微流控技術，以微流控技術為核心，通過加工不同流通關系的微通道，可用于生物、化學、生物醫學等領域的分析研究工作，具有這樣邏輯特征的、可進行信息傳遞的微通道芯片系統被稱為微流控芯片。

微流控芯片的鍵合封接過程一般可以分為兩種：不可逆鍵合封接和可逆鍵合封接。不可逆鍵合封接可靠性高、封接均勻性好、成本高、實驗參數不可變，而可逆鍵合封接成本低、可循環使用、可進行多參數實驗、可靠性低、均勻性差。在現有所有的鍵合封接方案中對PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)材料鍵合封接的強度和壓力均不可控，過小的鍵合封接強度會導致泄漏的發生，過大的鍵合封接強度則對前端流體驅動力提出更大的要求，而更大的驅動壓力又導致后端鍵合封接和管路密封的可靠性降低。綜上所述，微流控芯片現有的鍵合封接方法，無法保障有高可靠性和均勻鍵合封接效果的同時實現低成本、循環使用和同時進行多項參數實驗，無法滿足科學研究的需要。

隨著科學研究的進一步深入，一維微流控芯片已經不能滿足要求，多維邏輯關系的流通通道勢必成為微流控芯片的發展方向。使用多維通道的多維分離微流控芯片是一種新型芯片，可將不同分離方法加以集成，構建多維分離系統，用于對復雜樣品的分離分析。在多維分離系統中，不同維度分離之間的接口設計是分離系統的關鍵技術，具體地，在多維分離系統中，不同維度分離的控制和轉接需要通過氣動微閥來實現。氣動微閥是有源閥中的一種，利用外接壓縮氣體(或負壓)作為驅動力驅動微閥對微流體進行控制，而且氣動微閥是微流控芯片上應用最多的微閥，對鍵合與封接的可靠性、均勻性提出了更高的要求，而傳統鍵合封接方法已經不能滿科學研究的需求，需要一套專門用于復雜微流控芯片的高鍵合封接成功率、封接壓力均勻可控、低成本、可重復使用的封接裝置與封接方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種微流控芯片的封接裝置與封接方法，能夠對多維復雜微流控芯片進行封接，在保證高封接質量和成功率，且封接壓力均勻可調，可適用于不同規格的微流控芯片的封接的同時，可以循環重復使用。

為實現上述目的，本發明實施例提供一種微流控芯片的封接裝置，包含基板、PDMS薄膜、精密導向結構件、透明硬質蓋板、緊固件、微動裝置安裝基座和微動裝置；所述精密導向結構件通過所述緊固件固定安裝在所述基板上對應的定位構件中；所述基板上層疊有一層所述PDMS薄膜后放置所述微流控芯片；所述微流控芯片上層疊有第二層的所述PDMS薄膜；所述透明硬質蓋板置于第二層的所述PDMS薄膜上，所述透明硬質蓋板通過所述精密導向結構件來控制位置及運動方向；所述微動裝置安裝基座安裝于所述精密導向結構件的末端，所述微動裝置安裝于所述微動裝置安裝基座上。

具體地，所述微動裝置為極細螺紋致動桿或壓電陶瓷促動器。

可選地，所述精密導向結構為燕尾副、螺紋副、滾珠絲杠、多桿組合機構、精密加工的導軌之一

具體地，所述基板有平面度、平行度和垂直度要求，與所述精密導向結構件配合的定位構件有公差尺寸要求。

具體地，所述透明硬質蓋板由透明硬質材料制成，有平面度、平行度和垂直度要求，與所述精密導向結構件的配合的定位構件有公差尺寸要求。

具體地，所述透明硬質蓋板和所述基板上均設置有微流控芯片氣體接口、液體接口以及電接口，不同規格的所述透明硬質蓋板和所述基板上的微流控芯片氣體接口、液體接口以及電接口的規格、數量和布局有所不同，能夠根據不同微流控芯片的通道布局和/或實驗需要進行更換，或根據特定微流控芯片的需求和/或實驗需要進行定制。

具體地，所述透明硬質蓋板的表面經過鍍膜處理。

本發明實施例還提供一種微流控芯片的封接方法，該方法包含如下步驟：

步驟1.組裝封接裝置：精密導向結構件通過緊固件固定安裝在基板上對應的定位構件中，將微流控芯片置于層疊有一層PDMS薄膜的所述基板上，所述微流控芯片上層疊第二層所述PDMS薄膜，所述第二層PDMS薄膜上加蓋透明硬質蓋板，所述透明硬質蓋板通過所述精密導向結構件來控制位置及運動方向，微動裝置安裝基座安裝在所述精密導向結構的末端，微動裝置安裝在所述微動裝置安裝基座上，自此，整個封接裝置處于基本組裝完畢的狀態；