[發明專利]一種可編程模塊化的PDMS微流控芯片模具系統

有效

• 申請號: 201711488528.8
• 申請日: 2017-12-30
• 公開（公告）號: CN108187767B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 范一強;劉士成;張亞軍
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種可編程模塊化的PDMS微流控芯片模具系統，屬于微流控技術領域。模具組裝平臺上設有多個硅片模具模塊安裝區域，不同安裝區域的中間有設有數個凸臺，硅片上具有加工完成的微結構。多個具有不同微結構圖案的硅片模具模塊通過凸臺安裝在模具組裝平臺上。本系統將制備PDMS微流控芯片的模具進行模塊化設計與制造，使用硅片加工出具有不同功能的微流控芯片模具模塊，再使用模具組裝平臺將硅片排列組合形成具有復雜功能的微流控芯片系統模具，最后使用PDMS進行倒模制成微流控芯片。本發明可顯著提高微流控芯片加工過程的靈活性和降低芯片加工成本，加工過程操作簡單，適用于各種單一或復雜功能的基于PDMS材料的微流控芯片制備。

技術領域

本發明為一種可編程模塊化的PDMS(聚二甲基硅氧烷)微流控芯片模具系統，屬于微流控技術領域。

背景技術

微流控技術是指在微米尺度控制流體的技術，可在一塊芯片上實現多種檢測功能，并且其檢測速度、精度和制作成本大大低于傳統方法，廣泛應用于分析化學、生命科學和醫療診斷等領域。微流控芯片是把生物、化學、醫學等分析過程的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，并自動完成分析全過程。微流控芯片的制備材料根據用途可分為聚合物材料、玻璃、紙等。

PDMS由于加工簡便、光學特性優良、生物兼容性好等特點，是目前微流控芯片制備中使用最為廣泛的材料之一。PDMS微流控芯片目前常用的制備方法是：以光刻等方法加工后的硅片為模具進行PDMS倒模，再對熱固化后的PDMS與玻璃表面進行等離子處理，最后將處理完成的PDMS與玻璃片貼合完成芯片制備。模具加工作為PDMS微流控芯片制備環節的關鍵步驟，其加工過程復雜、設備成本高昂、耗時較長、對實驗人員的微加工經驗技術要求高。實際使用過程中，對于不同功能的微流控芯片需要重復光刻、倒模、封裝等過程，不僅降低了加工效率，還增加了加工成本與時間。

發明內容

為了提高基于PDMS材料微流控芯片的加工效率，降低技術門檻，使非專業人員也可加工完成適合其需求的微流控芯片系統，本發明提供了一種可編程模塊化的PDMS微流控芯片模具系統，該系統可幫助實驗人員快速組裝完成適應其需要的微流控芯片系統模具，并利用該模具進行PDMS倒模，同時還可保證裝配精度和模塊間通道連接順暢，操作簡單易行。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種可編程模塊化的PDMS微流控芯片模具系統，該模具系統包括模具組裝平臺和多個具有不同微結構圖案的硅片模具模塊。多個具有不同為結構圖案的硅片模具模塊安裝在模具組裝平臺上。

模具組裝平臺上設有多個硅片模具模塊安裝區域，不同安裝區域的中間有設有數個凸臺，硅片上具有加工完成的微結構。

多個具有不同微結構圖案的硅片模具模塊通過凸臺安裝在模具組裝平臺上。模具組裝平臺將硅片排列組合形成可編程的微通道結構，最終實現不同微結構圖案的自由組合。

本系統將制備PDMS微流控芯片的模具進行模塊化設計與制造，使用硅片加工出具有不同功能的微流控芯片模具模塊，再使用模具組裝平臺將硅片排列組合形成具有復雜功能的微流控芯片系統模具，最后使用PDMS進行倒模制成微流控芯片。

硅片模具模塊安裝區域的數量不少于三個。

凸臺的數量不少于兩個。

硅片表面微結構圖案以SU-8光刻膠光刻或硅片表面反應離子刻蝕(RIE)加工形成。

硅片模具模塊與模具組裝平臺以過盈配合裝配。

模具組裝平臺內不同模具模塊安裝區域間設置了不少于兩個過渡凸臺用于微流控芯片微結構連通。

各模具模塊表面加工有用于PDMS倒模的微結構，各模具模塊具有相同的外形尺寸。