[發明專利]具有三維聚焦功能的微流控芯片

在審

• 申請號: 201711354742.4
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108004133A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 許家峰
• 申請（專利權）人: 佛山市校友橋網絡科技有限公司
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12M1/00
• 代理公司: 佛山幫專知識產權代理事務所(普通合伙) 44387
• 代理人: 顏春艷

本發明提出了一種具有三維聚焦功能的微流控芯片，其具有微流溝道結構，該結構共有3個流體入口，中間為樣本流入口,左右兩側分別為鞘流入口；在流體聚焦處有3個斜面,左斜面和右斜面分別與基底垂直,中間斜面與基底成45°角；中間的樣本流通過兩側鞘流在左、右斜面的擠壓作用下可以實現水平方向的聚焦；由于斜坡對流體的緩慢上抬作用，在中間斜坡處也可以實現對樣本流豎直方向的聚焦；同時樣本流入口溝道的截面積比出口的小，在沿樣本流方向也可以產生一定的聚焦效果，這樣就可以實現對樣本流的三維聚焦功能。

技術領域

本發明涉及具有三維聚焦功能的微流控芯片。

背景技術

微機電系統(Micro-electro-mechanical Systems,MEMS)是指基于(但不限于)集成電路(Integrate Circuit,IC)工藝設計制造,集微機構、微傳感器、微執行器、信號處理及控制電路等于一體的裝置。隨著MEMS技術的迅猛發展,生物微機電系統(Bio MEMS)已成為其中重要的分支。微機電技術和生化分析結合的生物芯片在將儀器設備微小化的同時,可以大大加快分析速度,簡化操作程序,因此被廣泛應用于疾病診斷、藥物篩選和環境檢測等諸多領域[3],已成為近年來微流控芯片技術發展的熱點。

微流控芯片是MEMS研究的一個重要分支,采用傳統MEMS工藝制作的微型流體聚焦溝道(微流控芯片)都是基于平面設計加工的,在垂直于基片的方向是等深的,因而樣本只能在沿平行于基片的平面方向上聚焦排列,而無法在垂直于基片的方向實現有效的聚焦排列。基于這種設計的二維流體聚焦腔也只能實現所謂“一維聚焦”(即水平方向的聚焦,而無法實現豎直方向上的聚焦),很難制作出具有三維聚焦功能的微流控芯片，在一定程度上降低了測量的精度和取樣效率。

傳統的以硅片為模板,采用濕法或干法刻蝕的制作方法一般只能在犧牲層上精確地刻蝕出微流控芯片的平面二維圖形,而且干法刻蝕設備昂貴,濕法刻蝕的溝道側壁形貌又對溝道寬度有直接影響。本文所設計的微流控芯片最大深寬比為10∶1,在聚焦處還有與基底成45°的斜坡,很難通過簡單的濕法或干法刻蝕工藝得到。考慮SU-8膠是一種負性、環氧樹脂型、近紫外線光刻膠,適于制作超厚、高深寬比的MEMS微結構。因此,所設計的微流控芯片首先以SU-8光刻膠作為結構材料,根據斜曝光原理,采用沉浸式光刻工藝制造出一種立體的能夠真正實現三維聚焦功能的微流控芯片。由于SU-8光刻加工工藝制作微流控芯片在每次制作時均需要二次甩膠和傾斜曝光,存在加工程序復雜繁瑣、制作周期較長、成本較高等的缺點,而聚二甲基硅氧烷(PDMS)具有高度的疏水性、良好的光學和化學性能,且加工簡單、價格便宜,已經廣泛應用于微流控芯片的研究領域,故本實驗以SU-8微流控芯片為模具,首先使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)澆注得到負模結構,然后再使用該負模進行多次倒模,得到多個與原SU-8模具一致的PDMS微流控芯片。這些PDMS芯片有著良好的生物兼容性與光學性能,將其鍵合封裝后,可以作為細胞計數及檢測的微流控芯片結構。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種具有三維聚焦功能的微流控芯片。

根據上述發明目的，本發明通過以下技術方案來實現：

微流體細胞儀用水力所引發的流體聚焦效應進行細胞計數及分類,由3條平行進樣管道、噴嘴及集中流管道組成。樣品由中間進樣管道注入,鞘流體由兩側進樣管道注入,并在噴嘴口擠壓中間樣品流,產生聚焦效應,側邊鞘流的流速越快則聚焦效果愈佳。適當控制各進樣管道流體的注入流速,可將樣品流寬度縮減至單一細胞的尺寸,然后通過光學檢測機構進行細胞計數,再通過激光束對細胞所產生的折射及反射現象進行觀察,藉此分析細胞的大小和種類,還可以利用熒光標定方法,將標定細胞發出的熒光經由多組光學組件,進入光電倍增管,再經過計算機數據處理,得到需要的細胞分析數字信號。