[發明專利]一種可實現正面側面同時觀測的微流控芯片及制備方法

有效

• 申請號: 201810138013.3
• 申請日: 2018-02-10
• 公開（公告）號: CN108393102B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 申峰;薛森;劉趙淼;徐旻
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 11203 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 沈波<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種可實現正面側面同時觀測的微流控芯片及制備方法，本發明對傳統PDMS芯片加工工藝進行改進，在其內部添加一個45o反射鏡，采用上下兩層模板先后澆鑄的方式，避免上下兩層模型鍵合粘接形成的鍵合面對通道側面觀測的影響。通道凸模前處理；安放三棱鏡；一次PDMS澆鑄；鍵合蓋板；黏貼矩形反射鏡片；二次PDMS澆鑄；芯片切割；觀測；該工藝可加工出既可實現傳統正面觀測又可實現側面觀測的PDMS微流控芯片，滿足同一芯片對微流控通道三維可視化研究的需求。該發明采用液態PDMS溶液先后兩次澆鑄，可使加工出的芯片模型沒有中間鍵合面，正面和側面的透明度極高，避免了傳統上下兩層鍵合面對側面觀測的影響。

技術領域

本發明涉及一種新型微流控芯片的加工工藝，可以滿足加工可正面和側面觀測的微流控芯片。本發明屬于微流控芯片加工制造領域。

背景技術

微流控技術是指微米級機構中操控納升至皮升體積流體實現流體流動、傳熱、化學反應的技術與科學，廣泛應用于生物、化工醫藥、能源、航空航天等領域，微流控技術同時具有生成速率快、反應時間短、混合充分、無交叉污染等特點，屬于21世紀新興技術，近年來國內外微流控技術發展較快，并得到應用。微流控核心技術內容包括：微通道結構的設計與制造、微納尺度流體的驅動與控制、微流器件及系統的集成與封裝。目前微通道制造材料以單晶硅、玻璃和高分子聚合物為主，近年來以高分子聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)為材料加工微通道的方式成為微流控芯片制造的主要方式，PDMS作為一種有彈性透明高的高分子聚合物，滿足微流控通道加工成型度高、熱穩定性好、光學性能好、生物兼容性等要求，在微流控芯片制備過程中被廣泛應用。在微流控芯片加工過程中，將液態的PDMS試劑澆注在刻有微通道硅片凸模上，然后待其固化后取下，在其一側表面形成凹陷下去的微通道，然后將微通道粘在光滑的玻璃板或者PDMS底板上，形成中間密閉的微通道，然后在微通道的進出口位置打孔，插入細小的管子，實現對微通道內流體的通入和流出。目前現有的PDMS類型的微通道都采用各類顯微鏡從微流控通道的正上方觀測通道內流場或者流體內物質的運動狀況。但隨著微流控技術的不斷發展和對微通道領域研究的不斷深入，單純從微通道正上方觀測和研究二維通道內流場和物質已經無法滿足研究需求，對于三維微通道內的流場或流體內部物質相關特性的研究需求越來越強烈。因此，本發明實現加工一種既可正面觀測也可側面觀測的微流控芯片，并對現用PDMS加工工藝進行完善。目前傳統的PDMS類型微流控芯片加工工藝主要由通道澆注、芯片鍵合和芯片切割三部分。由于固化后PDMS材料本身特性，在芯片切割過程中刀片與PDMS模型的切割斷面粗糙度較大且透明度差，無法直接實現從芯片側面觀測內部微通道。目前，有一種三維超景深高速顯微鏡可以實現從微通道正上方觀測并通過自動調節景深來構建出微通道內部的三維狀況。但是該三維顯微鏡只能觀測靜態或不透明的物體，對半透明或者透明的流體細胞或者粒子無法精準觀測。該三維顯微鏡價格昂貴，國內暫無相關產品。因此，本發明主要創新了一種微流控芯片制作方法，滿足對微流控通道正面和側面同時觀測。該方案簡單可靠，加工成本低，普通生物實驗室就可完成芯片加工，具有一定的科研和應用價值。

發明內容

本發明主要針對傳統方式加工的PDMS芯片只能從通道的正面觀測而無法實現側面觀測的局限性，發明了一種新型的PDMS材質的微流控芯片的加工工藝。該工藝可以應用于微通道技術細胞或者粒子分選或捕獲等相關微通道三維流場可視化研究領域。

傳統的PDMS微流控芯片的加工過程如下：

首先通過光刻法在光滑的硅片上加工出用于澆注微通道的凸模；液態的將PDMS(聚二甲基硅氧烷)預置劑A溶液和凝固劑B溶液按照10:1的比例進行混合均勻，將混合后PDMS溶液澆注在刻有微通道的凸模上，然后進行烘烤固化，取下固化后的PDMS上層模型；然后將沒有任何通道固化后PDMS下層底板模型和有通道的PDMS上層模型鍵合在一起，形成密閉的微流控通道芯片，根據需要將芯片整體切割完成加工。該方式加工而成的通道可使用顯微鏡對通道正面進行觀察研究，但無法實現在通道的四周側面進行觀測。