[發明專利]一種便攜式抽真空PDMS氣泡的裝置和方法

在審

• 申請號: 202210427544.0
• 申請日: 2022-04-21
• 公開（公告）號: CN114798022A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 劉趙淼;陳睿;逄燕;李夢麒;趙思宇;蔡凡茗
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01D19/02;B01D19/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 王兆波

本發明公開了一種便攜式抽真空PDMS氣泡的裝置和方法，采用便攜式真空杯，通過將PDMS攪拌均勻后倒入裝有微通道模板的澆筑容器內，并將其放置進真空杯，然后蓋好雙層通氣蓋，通過真空杯下部的活塞向外抽氣，使得真空杯內部產生較大負壓環境，此時PDMS中的空氣氣泡由于密度的影響逐漸上浮至PDMS液面頂部，當透過杯體觀察到此現象時，旋轉真空杯頂蓋使其小孔與通氣蓋小孔對齊后釋放內部負壓環境，將抽氣后的盛有PDMS溶液的澆筑容器取出，用洗耳球吹氣將之前上浮至PDMS液面頂部的小氣泡吹破，并采用加熱臺加熱完成PDMS溶液的固化，最后用金屬鑷子將制備的微流控通道進行脫膜處理，最后進行鍵和，完成無任何氣泡的便攜式PDMS微流控通道的制備過程。

技術領域

本發明屬于基于軟光刻的聚甲基硅烷(polydimethylsiloxane，PDMS)微流控芯片制備領域，具體涉及的是在微通道澆筑過程中配制的PDMS混合溶液由于空氣的溶解會出現大量氣泡，提出了一種便攜式真空杯，通過手動活塞抽氣實現去除PDMS混合溶液氣泡的方法。

背景技術

近幾十年來，微流控技術(Microfluidics)因其在藥物封裝、材料合成、結晶和化學反應等各個領域的潛在應用引起了廣泛關注，它是一種在微米級結構中操控納升至皮升(10^-9-10^-12L)體積流體的技術與科學。隨著生物醫藥和高端制造領域對新型檢測器件微型化和集成化的需求不斷加強，微流控芯片的高效、便捷制備技術有望解決這一行業痛點。目前的微流控制備工藝通常包括兩種方法，一種方法是基于玻璃毛細管的微通道制備，另一種為基于軟光刻的聚甲基硅烷(PDMS)微通道制備。玻璃毛細管的微通道制備方法盡管靈活性較高，但對齊困難，裝置穩定性較差，難以實現批量化生產；而基于軟光刻的PDMS微通道制備方法采用較為成熟的模板澆筑，可根據模板的不同快速獲得穩定性和尺寸精確的微通道，在大規模量產方面前景廣闊。PDMS預聚物憑借其出色的透光性、安全無毒、低加熱固化溫度、高強度以及接近于人體皮膚的彈性模量不僅在微流控領域具有舉足輕重的價值，在柔性電子和生物制藥領域的應用優勢也在愈發凸顯。

采用基于軟光刻的聚甲基硅烷(PDMS)制備微通道時，首先需要對預固化的PDMS前驅體(A膠)和交聯劑(B膠)進行稱重，按照質量比為10:1進行混合攪拌，通常澆筑通道時僅需25克PDMS混合液即可。但是攪拌的過程伴隨著空氣在PDMS攪拌液中溶解的過程。溶解后會產生大量微氣泡，通常其直徑小于1mm，人眼無法直接觀測到具體氣泡形貌，但會看到清澈的溶液變成了乳白色。如果不對PDMS預聚物進行抽氣處理，澆筑出的通道會因為氣泡阻礙顯微觀測和微液滴的生成和控制，嚴重降低通道強度。當包含氣泡的液體處在一個絕對壓強很低的區域時，氣泡會快速蒸發或游離出來，通過浮力的作用上浮至液體表面，此時由于液面張力的作用，最終氣泡會聚集在PDMS溶液表面，此時采用洗耳球可將液面處的氣泡吹破從而實現去除氣泡的效果。

目前為了消除PDMS溶液中的氣泡主要采用真空干燥箱對該預聚物進行抽氣處理，但是該實驗設備往往體積龐大，價格昂貴；針對以上問題，提出一種便攜式抽真空PDMS氣泡的裝置，通過手動抽氣即可實現該儀器所具備的功能，而且整體裝置完全可拆，利于清洗和組裝，尺寸小巧結構簡單，滿足實驗室對于易產生大量氣泡溶液的抽氣需求。

發明內容

本發明的技術目的在于設計了一種便攜式抽真空PDMS氣泡的裝置，解決現有微流控PDMS微通道澆筑時去除溶液氣泡的問題。

本發明采用的技術方案為一種便攜式抽真空PDMS氣泡的裝置，包含三個模塊，且各零件通過3D打印或機械加工(車削、銑削)得到；第一個模塊是用于組裝杯體創造真空腔體的模塊；第二個模塊是用于組裝手動抽氣活塞并實現可調節定位功能的模塊，活塞頂部帶有橡膠套，保證杯體內部的PDMS溶液不外露，密封效果良好；第三個模塊是用于澆筑微流控通道的模塊，壓力表保證負壓環境滿足氣泡快速析出，澆筑容器和模板用于盛放PDMS溶液；