一种微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201210587075.5

申请日:

2012.12.31

公开号:

CN103055971A

公开日:

2013.04.24

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):B01L 3/00申请公布日:20130424|||实质审查的生效IPC(主分类):B01L 3/00申请日:20121231|||公开

IPC分类号:

B01L3/00

主分类号:

B01L3/00

申请人:

苏州汶颢芯片科技有限公司

发明人:

叶嘉明; 沙俊; 王晓东; 聂富强

地址:

215028 江苏省苏州市园区方洲路128号1区A栋2层

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明涉及一种微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法,该微流控芯片表面有微结构和微通道,通过在微流体的入口和出口处施加一定的电场,微流体在电渗流的带动下,向指定区域进行流动,从而实现微流体流动的智能控制,主要应用于反应和分离等相关领域。该微流控芯片实现了微流体的智能驱动和控制,极大降低了微流体驱动和控制的成本,具有便携、经济、快速、高效的特点,为微流体的驱动和控制提供了一种全新的分析技术。

权利要求书

权利要求书一种微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法,其特征在于该微流控芯片表面有微结构和微通道,通过在微流体的入口和出口处施加一定的电场,微流体在电渗流的带动下,向指定区域进行流动,从而实现微流体流动的智能控制。
按权利要求1所述的微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法,其特征在于,其制作步骤如下:
(1)用计算机辅助设计软件设计和绘制微流控芯片中各层芯片的微结构和微通道图形。
(2)通过微加工技术在各层微流控芯片基材表面和粘性薄膜上加工所需的微结构和微通道,包括进样孔、分离主通道和分离分通道。
(3)利用双层粘性薄膜,将各层微流控芯片对齐、粘合、加压封合,组成微滴流动可控的微流控芯片。
(4)将电源的正极和负极分别插入至相应的微流体入口和出口中。
(5)开启电源,在微流体入口和出口之间形成电场,微通道中产生一定的电渗流。
按权利要求1或2所述的微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法,其特征在于,这种微流体流动可控芯片的核心功能器件是微流控芯片,此芯片可以批量生产、多次利用、灵活设计与组装。
按权利要求1或2所述的微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法,其特征在于,这种微流体流动可控芯片上的微结构和微通道是通过数控铣刻、激光刻蚀、LIGA技术、模塑法、热压法、化学腐蚀、软刻蚀技术的微加工方法在芯片基材表面制备,尺寸在微米级别。
按权利要求1或2所述的微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法,其特征在于,这种微流体流动可控芯片是由两层芯片叠加而成,构成三维立体的微结构和微通道网络。
按权利要求1或2所述的微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法,其特征在于,这种微流体流动可控芯片可以在一块芯片上制作多组微结构和微通道,构成多组控制单元,可选择性控制微流体的流动方向。
按权利要求1或2所述的微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法,其特征在于,这种微流体流动可控芯片通过施加电场,在微通道入口与出口两侧形成电渗流进行微流体的智能驱动与控制。
按权利要求1或2所述的微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法,其特征在于,这种微流体流动可控芯片可快速实现对两种不同溶液的定向驱动,使两种不同的溶液到达特定区域。
按权利要求1或2所述的微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法,其特征在于,这种微流体流动可控芯片具有便携、经济、快速、高效,在反应和分离所涉及的众多相关领域具有广泛的应用前景。

说明书

说明书一种微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法,该微流控芯片表面有微结构和微通道,通过在微流体的入口和出口处施加一定的电场,微流体在电渗流的带动下,向指定区域进行流动,从而实现微流体流动的智能控制,主要应用于反应和分离等相关领域。
背景技术
微流体的驱动与流动过程中的控制是流体微机电系统研究中的两个关键问题,它与宏观流体的驱动和流动控制存在着很大的不同,涉及到微尺度流体复杂的传热传质现象,很多现象可以笼统地归结为尺度效应和表面效应,研究者对微流体驱动和控制的流体力学基本问题和多种技术进行了研究,从表面效应的力学机制上讨论了近年来应用调制法向和切向应力,对均匀、带化学处理条纹及拓扑结构纹理表面上的微滴和微膜进行驱动的常用技术的基本原理。
然而,常规技术很难在微通道中完成对微流体的智能驱动和控制,因此,发展一种便捷、快速、高效、低成本的微流体驱动和控制技术,是微流体微机电系统等领域的迫切需求。近年来,微流控芯片分析技术已成为分析化学中一个重要的研究方向,无论是在科研还是应用领域都获得了广泛的重视。微流控芯片作为一种新型的分析检测平台,具有高通量、集成化、多重平行分析、便携式、易操作、成本低等优点,已在众多领域获得了广泛应用。然而,采用微流控芯片,在其表面制备微结构和微通道,依靠微通道入口与出口之间的电场产生的电渗流来实现微流体的流动可控,目前在微流体微机电系统的应用领域尚未有实质性的突破。
发明内容
本发明的目的是提供了一种微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法,该微流控芯片表面有微结构和微通道,通过在微流体的入口和出口处施加一定的电场,微流体在电渗流的带动下,向指定区域进行流动,从而实现微流体流动的智能控制,主要应用于反应和分离等相关领域。
为实现上述目的,本发明采用以下的操作步骤:
(1)用计算机辅助设计软件设计和绘制微流控芯片中各层芯片的微结构和微通道图形。
(2)通过微加工技术在各层微流控芯片基材表面和粘性薄膜上加工所需的微结构和微通道,包括进样孔、分离主通道和分离分通道。
(3)利用双层粘性薄膜,将各层微流控芯片对齐、粘合、加压封合,组成微滴流动可控的微流控芯片。
(4)将电源的正极和负极分别插入至相应的微流体入口和出口中。
(5)开启电源,在微流体入口和出口之间形成电场,微通道中产生一定的电渗流。
本发明中,微流体流动可控的微流控芯片的芯片基材可以是PMMA、PC、PVC、COC、铜、铝、不锈钢、硅片、玻璃圆片,也可是市售的各类普通CD光盘。
本发明中,微流体流动可控的微流控芯片和粘性薄膜的微结构和微通道可以通过数控铣刻、激光刻蚀、LIGA技术、模塑法、热压法、化学腐蚀制备,也可用软刻蚀技术制备。
本发明中,微流体流动可控的微流控芯片是由两层芯片组成,各层芯片之间用粘性薄膜贴合,粘性薄膜可以是双层力致粘性薄膜,也可是普通双面胶薄膜。
本发明中,微流体流动可控的微流控芯片可以是2个入口,也可以是3、4、5个入口,出口数与入口数保持一致。
本发明中,微流体流动可控的微流控芯片的微通道表面的入口和出口处有垂直于微通道的电极插入孔。
本发明中,微流体流动可控的微流控芯片采用的电源是低压电源,范围是0‑200伏。
本发明中,微流体流动可控的微流控芯片采用的电极是铂丝电极,也可以是银电极。
本发明提出的微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法,操作简单、实现了微流体的智能驱动和控制,极大降低了微流体驱动和控制的成本,具有便携、经济、快速、高效的特点,在反应和分离等相关领域中具有良好的应用前景。
附图说明
图1.微流体流动可控的微流控芯片的结构示意图。
1.具有5个入口和5个出口的微流控芯片(a.样品1,b.样品2,c.样品1和2从最上端出口流出),2.改变电场方向(d.样品1和2从左上方第二出口流出),3.改变电场方向(e.样品1和2从左边中间出口流出)。
具体实施方案
实施例1
用计算机辅助设计软件设计和绘制微流体流动可控的微流控芯片的两层芯片的微结构和微通道图形。利用数控CNC系统加工制备两层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)芯片的微结构和微通道,分别用自来水、蒸馏水清洗各层芯片,并用乙醇擦拭芯片表面残留的指纹、油渍等污渍。在双面胶薄膜上,用刻字机加工制备所需的微结构和微通道。将两层芯片小心对齐、粘合、加压封合,制成微流体流动可控的微流控芯片。将含有黑色颜料和粉色颜料的样品溶液加入微流控芯片的进样注入孔,溶液在外置电场的驱动下进入微通道中,利用入口与出口之间的电场产生的电渗流,从而实现含有黑色颜料和粉色颜料的两股样品溶液往同一个出口流动,最后实现了微流体流动可控。
实施例2
用计算机辅助设计软件设计和绘制离心式微流控芯片的两层芯片的微结构和微通道图形。利用数控CNC系统加工制备两层圆片状聚碳酸酯(PC)芯片的微结构和微通道,分别用自来水、蒸馏水清洗各层芯片,并用乙醇擦拭芯片表面残留的指纹、油渍等污渍。在双面胶薄膜上,用刻字机加工制备所需的微结构和微通道。将两层芯片小心对齐、粘合、加压封合,制成微流体流动可控的微流控芯片。将含有黑色颜料和粉色颜料的样品溶液加入微流控芯片的进样注入孔,溶液在外置电场的驱动下进入微通道中,利用入口与出口之间的电场产生的电渗流,从而实现含有黑色颜料和粉色颜料的两股样品溶液往同一个出口流动,最后实现了微流体流动可控。

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本发明涉及一种微流体流动可控的微流控芯片及其制备方法,该微流控芯片表面有微结构和微通道,通过在微流体的入口和出口处施加一定的电场,微流体在电渗流的带动下,向指定区域进行流动,从而实现微流体流动的智能控制,主要应用于反应和分离等相关领域。该微流控芯片实现了微流体的智能驱动和控制,极大降低了微流体驱动和控制的成本,具有便携、经济、快速、高效的特点,为微流体的驱动和控制提供了一种全新的分析技术。。

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