專利名稱：一種微流控芯片模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微流控芯片模具的制作方法，屬于微流控芯片的制作技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微流控芯片技術(shù)是以微加工技術(shù)為基礎(chǔ)，在芯片上形成微縮管路等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)可控的流路來完成物質(zhì)的運輸、混合和后續(xù)分析等過程，最終實現(xiàn)對各種生物和化學(xué)過程的分析的一種技術(shù)。微流控芯片以其樣品消耗量小，生物反應(yīng)高效、快速，分析過程高度集成、自動化等優(yōu)勢，得到人們的廣泛關(guān)注，是當(dāng)前的熱門研究領(lǐng)域，被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)研究、藥物篩選、臨床診斷、生化檢測、司法鑒定等領(lǐng)域。制作微流控芯片的材料主要有硅片、玻璃、石英和以聚二甲基硅氧烷(PDMS)為代
表的高分子聚合物等。其中，PDMS因其很好的生物相容性、優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)，以及易于加工和封裝，已廣泛用于制作微流控芯片。微流控芯片的加工方法有很多。這些技術(shù)按加工對象是否直接是最終的芯片可分為兩大類一類是直接利用機(jī)械、激光以及微加工工藝直接在玻璃、金屬、硅片、高分子聚合物上加工出微流控芯片圖形。這類方法往往工藝比較復(fù)雜，且不同批次之間會存在一定的偏差，不利于大規(guī)模推廣。另一類方法則是首先加工出具有一定微結(jié)構(gòu)的凸起的圖形陽模，再以這個模具去復(fù)制出與之結(jié)構(gòu)相反的凹下的微結(jié)構(gòu)圖形。這類方法只需要加工少量符合要求的模具就可以大量復(fù)制出想要得到的圖形結(jié)構(gòu)，相比第一類方法且可推廣性更強(qiáng)，力口工難度也更低，所以得到了更廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)外比較典型的加工微流控芯片模具的方法主要有光刻陽模法、微機(jī)械加工法，及基于光刻后的電鍍法等。其中光刻陽模法包括基于光刻的電鍍法需要在微加工車間以專業(yè)設(shè)備完成，加工過程繁瑣且成本較高，模具制作周期較長。而微機(jī)械加工的設(shè)備較為昂貴且其因加工精度的限制，加工出的結(jié)構(gòu)的表面平整度較低。此外其他一些加工方法也存在類似的一些問題，如三維打印法，其制作出來的模具表面也較為粗糙，且需要專門的設(shè)備才能完成?？傊?，目前微流控芯片的模具制作方法存在著加工復(fù)雜、成本高等諸多缺點，這限制了其實際應(yīng)用，因此發(fā)明一種經(jīng)濟(jì)、簡便、快速的微流控芯片的模具的加工方法非常必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微流控芯片模具的制作方法，該制作方法可以降低芯片的加工成本、縮短芯片加工周期。本發(fā)明所提供的一種微流控芯片模具的制作方法，包括如下步驟(I)將預(yù)制作的微流控芯片的圖案打印在紙張上，則油墨在所述紙張上形成所述微流控芯片的圖案；(2)將經(jīng)步驟(I)處理后的紙張與溶劑接觸，然后將所述紙張與溶劑分離，則所述溶劑在所述圖案上形成凸結(jié)構(gòu)，即得到所述紙張為基底、所述溶劑形成的凸結(jié)構(gòu)的微流控芯片模具；所述紙張與油墨具有相反的親疏水特性，且所述溶劑與所述油墨具有相反的親疏水特性。所述的制作方法中，所述紙張為銅板紙或塑料薄膜，其具有一定的剛性，具有光滑表面且能夠被打印。所述的制作方法中，步驟(I)中，通過打印機(jī)將所述圖案打印到所述紙張上，如激光打印機(jī)或噴墨打印機(jī)。所述的制作方法中，所述溶劑具體可為水、甘油、或以水和/或甘油為成分的混合物。所述的制作方法中，步驟(2)中，所述接觸步驟具體可為下述a)、b)和c)中任一 種a)將所述紙張浸泡到所述溶劑中；b)將所述溶劑滴加到所述紙張上；和c)將所述溶劑噴涂在所述紙張上。所述的制作方法中，若是采用浸泡的方式，可以將紙張從所述溶劑中緩慢、垂直拿起，則實現(xiàn)溶劑和紙張的分離；若采用滴加或噴涂的方式，可通過離心或壓縮氮氣吹來將紙張上的溶劑移去。無論何種方式處理，最終結(jié)果都是溶液會因表面張力局部殘留在紙張的特定圖案區(qū)域，形成光滑的凸的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還進(jìn)一步提供了微流控芯片的制作方法，包括如下步驟按照上述的方法制作微流控芯片模具；然后向所述微流控芯片模具內(nèi)澆注高分子材料如PDMS，固化后揭開所述高分子材料層即得到所述微流控芯片。本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明將普通打印機(jī)打印的紙張用來制作芯片的模具，利用打印的方法將紙張表面選擇性的親、疏水化，通過與溶劑的接觸來利用溶劑形成光滑的凸陽模。其具體優(yōu)點如下1、無需光刻等工藝，制作過程非常簡單，大大縮短了加工流程和時間。2、將紙張打印應(yīng)用于微流控芯片模具制作，便于微流控芯片的批量化生產(chǎn)。3、模具的凸起結(jié)構(gòu)是由液體形成，所形成的結(jié)構(gòu)表面光滑，平整度良好。4、加工成本極低，無需特殊的加工設(shè)備，便于推廣普及。


圖I為實施例I中的微流控芯片的模具制作過程的實驗圖和示意圖。圖2為實施例2中使用離心或氣體吹制作模具的原理示意圖。圖3為實施例3中PDMS澆鑄的示意圖。圖4為利用本發(fā)明所制作出來的PDMS結(jié)構(gòu)的實物圖。圖5為利用本發(fā)明所制作出來的PDMS坑或管道的橫截面圖。
具體實施例方式下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。下述實施例中，芯片制作技術(shù)和使用方法均為微流控芯片領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)和方法。實施例I、使用激光打印機(jī)打印銅板紙，利用甘油浸泡法制作微流控芯片模具如圖I所示，首先利用激光打印機(jī)將芯片圖案打印到銅板紙上。銅板紙上有油墨的地方會呈現(xiàn)疏水特性，而沒油墨的空白區(qū)域(即芯片圖案)會呈現(xiàn)親水特性。將銅板紙剪成合適的大小浸入甘油中，再緩慢拿起來，則實現(xiàn)甘油和銅版紙的分離，之后甘油會殘留在沒有油墨的芯片圖案區(qū)域，(為方便觀察，甘油中加了藍(lán)色染料)。粘附在芯片圖案處的甘油會因表面張力而收縮形成光滑的弧形凸結(jié)構(gòu)，即得到微流控芯片模具。實施例2、使用激光打印機(jī)打印銅板紙，利用甘油涂抹后離心或氣體吹制作微流控芯片模具圖案的打印同實施例I。如圖2所示，打印后的銅板紙上通過噴涂或涂抹會形成一 層甘油，然后將其放在離心機(jī)內(nèi)離心或使用氮氣吹，在合適的離心速度或氣體速度下，有油墨的地方甘油的附著力小，甘油就會被甩走，而沒有油墨的地方會附著甘油，形成微流控芯片鑄模所需的凸結(jié)構(gòu)。實施例3、使用本發(fā)明的方法制作含有微坑和管道結(jié)構(gòu)的PDMS芯片層如圖3所示，將制作出來的模具用雙面膠粘在培養(yǎng)皿底部，澆上PDMS預(yù)聚物，放入烘箱75°C烘烤I小時后，將成形的PDMS揭下，即獲得帶有結(jié)構(gòu)的PDMS芯片層。如圖4，根據(jù)掩膜圖形的不同，可以制作含管道、微坑以及他們的組合的圖形。而生成的這些管道和微坑具有弧形且光滑的橫截面，如圖5所示。
權(quán)利要求
1.一種微流控芯片模具的制作方法，包括如下步驟 (1)將預(yù)制作的微流控芯片的圖案打印在紙張上，則油墨在所述紙張上形成所述微流控芯片的圖案； (2)將經(jīng)步驟(I)處理后的紙張與溶劑接觸，然后將所述紙張與溶劑分離，則所述溶劑在所述圖案上形成凸結(jié)構(gòu)，即得到所述紙張為基底、所述溶劑形成的凸結(jié)構(gòu)的微流控芯片豐吳具； 所述紙張與油墨具有相反的親疏水特性，且所述溶劑與所述油墨具有相反的親疏水特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在于所述紙張為銅板紙或塑料薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制作方法，其特征在于步驟(I)中，通過打印機(jī)將所述圖案打印到所述紙張上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的制作方法，其特征在于所述溶劑為水、甘油或以水和/或甘油為成分的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的制作方法，其特征在于步驟(2)中，所述接觸步驟為下述a)、b)和c)中任一種 a)將所述紙張浸泡到所述溶劑中； b)將所述溶劑滴加到所述紙張上； c)將所述溶劑噴涂在所述紙張上。
6.一種微流控芯片的制作方法，包括如下步驟按照權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法制作微流控芯片模具；然后向所述微流控芯片模具內(nèi)澆注高分子材料，固化后揭開所述高分子材料層即得到所述微流控芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制作方法，其特征在于所述高分子材料為PDMS。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微流控芯片模具的制作方法。該方法包括如下步驟(1)將預(yù)制作的微流控芯片的圖案打印在紙張上，則油墨在所述紙張上形成所述微流控芯片的圖案；(2)將經(jīng)步驟(1)處理后的紙張與溶劑接觸，然后將所述紙張與溶劑分離，則所述溶劑在所述圖案上形成凸結(jié)構(gòu)，即得到所述紙張為基底、所述溶劑形成的凸結(jié)構(gòu)的微流控芯片模具；所述紙張與油墨具有相反的親疏水特性，且所述溶劑與所述油墨具有相反的親疏水特性。本發(fā)明將紙張打印應(yīng)用于微流控芯片模具制作，便于微流控芯片的批量化生產(chǎn)。模具的凸起結(jié)構(gòu)是由液體形成，所形成的結(jié)構(gòu)表面光滑，平整度良好。加工成本極低，無需特殊的加工設(shè)備，便于推廣普及。
文檔編號B41M5/00GK102951605SQ201210518479
公開日2013年3月6日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者徐友春, 朱修銳, 蘇世圣, 邢婉麗, 程京 申請人:博奧生物有限公司, 清華大學(xué)