[發(fā)明專利]2.5D孔隙結(jié)構(gòu)微流體芯片及其制作和使用方法

有效

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• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112275334B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡冉;魏鸛舉;廖震;周晨星;郭威;陳旭升;王一凡;武東生;陳益峰
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 朱宏偉

本發(fā)明涉及2.5D孔隙結(jié)構(gòu)微流體芯片及其制作和使用方法，2.5D孔隙結(jié)構(gòu)微流體芯片包括上部圖案層和下部水平基片層，所述上部圖案層包括流體注入口、微流體芯片主體圖案和排液口，所述微流體芯片主體圖案包括橋體和多個間隔設(shè)置的圓柱區(qū)域，相鄰的圓柱區(qū)域通過橋體連接，圓柱區(qū)域高度為30?50μm，橋體高度為15?25μm。本發(fā)明2.5D微流體芯片的圓柱區(qū)域和橋體錯落設(shè)置，與傳統(tǒng)2D微流體芯片相比，其內(nèi)部通道是不均勻的，更為貼近真實(shí)自然界狀況，所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)更有代表性。本發(fā)明提出的2.5D孔隙結(jié)構(gòu)微流體芯片的使用方法操作簡便、極易上手且應(yīng)用靈活，能夠大幅縮短試驗(yàn)時間，快速分析出所需結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖體及土壤多相滲流技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種2.5D孔隙結(jié)構(gòu)微流體芯片及其制作和使用方法。

背景技術(shù)

巖土體及土壤中的多相滲流過程涉及許多重要的自然和工業(yè)過程(如城市地下水系統(tǒng)修復(fù)、油氣強(qiáng)化開采、二氧化碳地質(zhì)封存等)。利用室內(nèi)試驗(yàn)研究多相滲流過程是比較有效的手段。目前，室內(nèi)試驗(yàn)大多利用2D微流體芯片進(jìn)行研究，2D微流體芯片內(nèi)部的通道高度是均勻不變的，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能很好地反映自然界的真實(shí)情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種2.5D孔隙結(jié)構(gòu)微流體芯片及其制作和使用方法，能夠較為真實(shí)地反映自然界內(nèi)多相滲流過程。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種2.5D孔隙結(jié)構(gòu)微流體芯片，包括上部圖案層和下部水平基片層，所述上部圖案層包括流體注入口、微流體芯片主體圖案和排液口，所述微流體芯片主體圖案包括橋體和多個間隔設(shè)置的圓柱區(qū)域，相鄰的圓柱區(qū)域通過橋體連接，圓柱區(qū)域高度為30-50μm，橋體高度為15-25μm。

上述方案中，所述上部圖案層的兩端設(shè)置有注入口和排液口，注入口連接毛細(xì)空心鋼針，毛細(xì)空心鋼針通過毛細(xì)軟管與注射器相連；排液口連接毛細(xì)空心鋼針，毛細(xì)空心鋼針通過毛細(xì)軟管將試驗(yàn)結(jié)束后的廢液排入指定容器內(nèi)。

上述方案中，所述上部圖案層和下部水平基片層的材質(zhì)均為聚二甲基硅氧烷。

上述方案中，所述微流體芯片主體圖案尺寸為2mm×1mm。

本發(fā)明還提供了一種所述2.5D孔隙結(jié)構(gòu)微流體芯片的制作方法，包括以下步驟：

利用一號掩膜板對旋涂有SU8-2035光刻膠的硅片進(jìn)行第一次紫外曝光，利用二號掩膜板對旋涂有SU8-2015光刻膠的硅片進(jìn)行第二次紫外曝光，然后經(jīng)過顯影固化后得到光刻膠模具；將混合有固化劑的聚二甲基硅氧烷液攪拌均勻后倒入光刻膠模具中，固化鍵合后，即得到制作好的2.5D孔隙結(jié)構(gòu)微流體芯片。

SU8-2035光刻膠能夠旋涂的主要范圍是40um-100um，SU8-2015光刻膠能夠旋涂的主要范圍是35-15um。因?yàn)?.5D芯片具有兩種不同的厚度：圓柱區(qū)域高度為30-50μm，橋體高度為15-25μm，正好分別對應(yīng)SU8-2035光刻膠和SU8-2015光刻膠能夠滿足的范圍內(nèi)，采用兩種不同型號的光刻膠，能夠?qū)煞N不同的高度需求分別進(jìn)行精確控制；如果選擇同一種光刻膠，可能會因?yàn)椴僮骶榷斐芍谱魇　?/p>

上述方案中，所述一號掩膜版的圖案包括圓柱區(qū)域和橋體，且均設(shè)置為不透光區(qū)域。

上述方案中，所述二號掩膜版的圖案只包括橋體，且設(shè)置為透光區(qū)域。

本發(fā)明還提供了一種所述2.5D孔隙結(jié)構(gòu)微流體芯片的使用方法，包括以下步驟：

首先將制作好的2.5D微流體芯片兩端的注入口和排液口進(jìn)行管路連接，再將連接好管路的2.5D微流體芯片置于顯微鏡上，開啟顯微鏡，打開電腦端記錄軟件；然后注射器內(nèi)吸入適量硅油或去離子水，開啟注射泵，將硅油或水注入2.5D微流體芯片中，電腦端軟件實(shí)時記錄圖像數(shù)據(jù)，以便后期進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

實(shí)施本發(fā)明的2.5D孔隙結(jié)構(gòu)微流體芯片及其制作和使用方法，具有以下有益效果：