[發(fā)明專利]三維微流控芯片、其制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610686227.5
• 申請日: 2016-08-18
• 公開（公告）號: CN107754870B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周小虎;唐駿
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門多維生物醫(yī)藥科技有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N33/50
• 代理公司: 11021 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 張國梁

本文涉及三維微流控芯片、其制備方法及其應(yīng)用。具體而言，本文涉及一種用來一步成型制作三維微流控芯片的加工方法，所述方法包括以下步驟：通過控制模板硅片的顯影時間來控制特定區(qū)域微結(jié)構(gòu)的顯影深度，使得特定區(qū)域微結(jié)構(gòu)的未交聯(lián)聚合光刻膠不被顯影劑完全溶解，從而使得模板硅片上的光刻膠具有三維結(jié)構(gòu)。本文還涉及包括一個或多個U型壩的三維微流控芯片及其應(yīng)用。本文通過不完全顯影來制作三維微流控芯片的方法非常簡單，同時極大的降低了對芯片加工平臺的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種三維微流控芯片，所述三維微流控芯片一次成型的加工工藝，以及三維微流控芯片的應(yīng)用。

背景技術(shù)

微流控技術(shù)是一種針對極小量的流體進(jìn)行操控的系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)。微流控芯片是微流控技術(shù)實現(xiàn)的主要平臺和技術(shù)裝置。20世紀(jì)90年代，Manz提出了微全分析系統(tǒng)的概念，它的主要特點是將待分析樣品的前處理、分離以及檢測等步驟高度集成化，在一塊芯片上完成。在潛在應(yīng)用前景的鼓舞下，微流控技術(shù)得到快速發(fā)展。早期的微流控芯片多使用加工工藝較成熟的硅和玻璃，但由于其對加工工藝的要求較為嚴(yán)格，不利于大范圍推廣。隨后，1998年哈佛大學(xué)Whitesides研究組提出用軟蝕刻的概念，應(yīng)用模型復(fù)制的快速成型法來加工制作微流控芯片。軟蝕刻概念的提出，宣告了微流控芯片進(jìn)入以聚二甲基硅氧烷(poly(dimethyl)siloxane，PDMS)為關(guān)鍵材料的時代，使得微流控技術(shù)的發(fā)展速度大大加快。微流控芯片由于其快速、高效、高通量、低耗材等特點，被廣泛應(yīng)用于檢測、分析等相關(guān)的各個研究領(lǐng)域。

在微流控芯片的實際應(yīng)用中，經(jīng)常需要用到三維微流控芯片，如細(xì)胞捕獲，細(xì)胞三維環(huán)境的構(gòu)建等。然而，利用傳統(tǒng)的軟蝕刻技術(shù)制作三維芯片，加工工藝復(fù)雜，儀器設(shè)備要求較高。

傳統(tǒng)軟蝕刻技術(shù)制作三維微流控芯片需要進(jìn)行二次光刻。首先，利用光刻掩膜進(jìn)行第一次光刻，在硅片基底上“刻”上第一層圖案；然后，用勻膠機(jī)在第一層圖案上平鋪上第二層光刻膠，換上第二張光刻掩模進(jìn)行光刻，在第一層圖案上“刻”上第二層圖案。在進(jìn)行二次光刻時，由于第二層圖案需與第一層圖案相互匹配，所以需要顯微成像系統(tǒng)來確定第二張光刻 掩膜的位置。因此，一般只有昂貴的帶有顯微成像的光刻機(jī)才能制作三維微流控芯片。

三維微流控芯片及其制備方法可以參見例如中國專利申請公開號CN102405411A、CN101970996A、CN102326077A、CN102686246A、CN102015998A、CN101479041A等文獻(xiàn)的記載。

本文提及的文獻(xiàn)通過引用并入本文。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前三維微流控芯片加工工藝復(fù)雜，儀器設(shè)備要求較高的現(xiàn)狀，本發(fā)明通過改進(jìn)傳統(tǒng)的軟蝕刻技術(shù)，利用不完全顯影的方法，能夠一步成型制備三維微流控芯片，極大的降低了對芯片加工平臺的要求。

在一些實施方案中，本文提供一種用來一步成型制作三維微流控芯片的加工方法，所述方法包括以下步驟：通過控制模板硅片的顯影時間來控制特定區(qū)域微結(jié)構(gòu)的顯影深度，使得特定區(qū)域微結(jié)構(gòu)的未交聯(lián)聚合光刻膠不被顯影劑完全溶解，從而使得模板硅片上的光刻膠具有三維結(jié)構(gòu)。

在一些實施方案中，本發(fā)明所述的一步成型三維微流控芯片的加工方法中的三維結(jié)構(gòu)的縱向尺寸即顯影深度通過調(diào)節(jié)顯影時間來控制。

在一些實施方案中，本發(fā)明所述的一步成型三維微流控芯片的加工方法中的三維微流控芯片的單元間隔寬度d為2微米-100微米。

在一些實施方案中，本發(fā)明所述的一步成型三維微流控芯片的加工方法中的三維微流控芯片的單元間隔寬度d越小，達(dá)到所需顯影深度h所需的顯影時間越長。

在一些實施方案中，本文提供通過本文所述的一步成型三維微流控芯片的加工方法制作的三維微流控芯片。在一些實施方案中，所述通過本文所述的一步成型三維微流控芯片的加工方法制作的三維微流控芯片可以具有下文提及的一種或多種特征。