本發(fā)明屬生命科學(xué)、臨床診斷、化學(xué)分析等多個(gè)領(lǐng)域檢測方法，涉及一種長時(shí)間維持微流控芯片負(fù)壓狀態(tài)的方法。

背景技術(shù)：

微流控芯片技術(shù)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在了生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域中。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的檢測與分析方法相比，微流控芯片技術(shù)具有所需樣本量少、操作簡單、通量高、準(zhǔn)確度高、不開蓋低污染等多種優(yōu)點(diǎn)，是未來檢測技術(shù)發(fā)展的一大方向。

微流控芯片在實(shí)際應(yīng)用中，大多需要外接動力源提供動力驅(qū)動樣品在芯片中的流動，外接動力源通常體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了研制與使用成本，而且不易于攜帶，給現(xiàn)場及時(shí)檢測帶來了諸多不便。一種無外接動力源的負(fù)壓驅(qū)動進(jìn)樣芯片被提出，并很好的解決了這一問題。這種負(fù)壓驅(qū)動微流控芯片使用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,pdms)制作，利用pdms材料多孔性可存儲氣體的特點(diǎn)，預(yù)先對芯片抽真空處理，使芯片內(nèi)部壓強(qiáng)低于外界大氣壓。這樣，當(dāng)樣品試劑加在芯片的入口處時(shí)，由于芯片內(nèi)外存在壓差，就能夠使樣品溶液被吸入芯片中，無需外接動力源。但是這種芯片在使用過程中也存在一些缺點(diǎn)：第一，每次抽真空之后芯片都需要立即使用，給偏遠(yuǎn)地區(qū)與現(xiàn)場即時(shí)檢測帶來了不便；第二，芯片在使用過程中，空氣中的氣體分子也會從芯片四周重新被吸入芯片中，影響了芯片的進(jìn)樣效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種長時(shí)間維持微流控芯片負(fù)壓狀態(tài)的方法，在微流控芯片表面沉積一層聚合物薄膜，利用該聚合物薄膜具有的致密、對氣體分子具有低滲透率、無色透明、無熒光的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了對微流控芯片負(fù)壓驅(qū)動能力的長時(shí)間儲存，使得負(fù)壓驅(qū)動微流控芯片能夠得到更廣泛的應(yīng)用；在芯片進(jìn)樣期間，沉積的聚合物薄膜仍然能夠繼續(xù)保護(hù)芯片的四周處于密封狀態(tài)，防止氣體分子從芯片四周進(jìn)入到芯片中。

本發(fā)明提供的一種長時(shí)間維持微流控芯片負(fù)壓狀態(tài)的方法，首先在微流控芯片上表面貼一層透明膠帶，然后在貼了透明膠帶的微流控芯片表面沉積一層聚合物薄膜，沉積時(shí)，微流控芯片需要在周邊墊高，保持芯片下表面大部分面積，尤其是中心區(qū)域懸空。該聚合物薄膜具有致密的、對氣體分子具有低滲透率的、無色透明的、無熒光的性質(zhì)。

所述微流控芯片的材質(zhì)為聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,pdms)。

微流控芯片通過抽真空的方式獲得負(fù)壓驅(qū)動力。

微流控芯片表面沉積的聚合物薄膜的材料為聚一氯對二甲苯(parylenec)。

微流控芯片的厚度可調(diào)，優(yōu)選3–7mm。

微流控芯片表面沉積的parylenec薄膜厚度可調(diào)，優(yōu)選10–15μm。

聚合物薄膜使用真空氣相沉積的方法沉積在微流控芯片表面。

微流控芯片的抽真空與聚合物薄膜的沉積同時(shí)完成。

微流控芯片在真空氣相沉積parylenec薄膜之前，上表面需要貼一層透明膠帶。

真空氣相沉積的設(shè)備，其沉積腔的壓強(qiáng)可調(diào)，并且在沉積過程中壓強(qiáng)保持固定。

透明膠帶的厚度要不小于0.05mm，即≥0.05mm。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：(1)可以長時(shí)間保持微流控芯片的負(fù)壓動力，時(shí)間可達(dá)30天或者更長，更利于無需外接動力源的微流控芯片使用負(fù)壓驅(qū)動進(jìn)樣，在偏遠(yuǎn)地區(qū)與現(xiàn)場及時(shí)檢測中應(yīng)用；(2)芯片進(jìn)樣時(shí)無需拆除聚合物薄膜，薄膜可在芯片進(jìn)樣過程中保持芯片四周處于密封狀態(tài)，進(jìn)樣效果更好，同時(shí)也能一定程度防止試劑的蒸發(fā)；(3)聚合物薄膜無色透明，沒有熒光，不會影響芯片中生化反應(yīng)的結(jié)果檢測。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法的流程圖。

圖2是實(shí)施例2的示意圖，其中1為微流控芯片，2為上表面的膠帶，3為沉積的parylenec薄膜，4為進(jìn)樣口，5為螺母墊起的位置。

圖3是實(shí)施例2的結(jié)果圖。

圖4是實(shí)施例3的結(jié)果圖。

圖5是實(shí)施例4的示意圖，其中10為負(fù)壓驅(qū)動泵模塊，由上表面的膠帶2，沉積的parylenec薄膜3，負(fù)壓驅(qū)動pdms模塊5，下表面膠帶6組成；7為微流控芯片，8為進(jìn)樣口，9為出樣口，11為揭掉了下表面膠帶的負(fù)壓驅(qū)動泵模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1方法實(shí)施流程

參見圖1，一種長時(shí)間維持微流控芯片負(fù)壓狀態(tài)的方法的實(shí)施流程。實(shí)施對象為微流控芯片，采用的具體方式為在制作好的微流控芯片上表面貼一層透明膠帶，之后在貼了透明膠帶的微流控芯片表面沉積一層聚合物薄膜。

參見圖2，圖中左邊是剖面示意圖，在微流控芯片1上表面貼一層透明膠帶2，在貼了透明膠帶2的微流控芯片表面沉積一層parylenec薄膜3，圖中右邊是芯片上表面示意圖，其中進(jìn)樣口4設(shè)在兩邊，同時(shí)兩邊中間位置設(shè)有螺母5作為支撐墊起微流控芯片1，螺母5標(biāo)準(zhǔn)尺寸m6到m10均可。

微流控芯片的材質(zhì)為具有透氣性的聚合物材料，優(yōu)選pdms。芯片的大小按照需要可調(diào)。芯片的厚度按照需要可調(diào)，優(yōu)選3–7mm。

微流控芯片在沉積聚合物薄膜之前，上表面要貼一層透明膠帶，防止聚合物薄膜在制作過程中直接沉積在芯片上表面造成的上表面模糊、堵塞進(jìn)樣口出樣口、芯片密封不夠嚴(yán)密等問題。透明膠帶厚度不低于0.05mm，為了防止在抽真空的時(shí)候透明膠帶變形且無法復(fù)原。

沉積的聚合物薄膜材料具有致密的、對氣體分子具有低滲透率的、無色透明的、無熒光的性質(zhì)，優(yōu)選parylenec。聚合物薄膜的厚度按照需要可調(diào)，優(yōu)選10–15μm。

薄膜沉積的過程要求能夠保持抽真空的狀態(tài)，優(yōu)選真空氣相沉積方法。

真空氣相沉積的設(shè)備要求可以調(diào)節(jié)沉積腔的壓強(qiáng)，并且在沉積進(jìn)行中，壓強(qiáng)保持穩(wěn)定不變。壓強(qiáng)可以為10–40mtorr，優(yōu)選20mtorr。微流控芯片在放入真空氣相沉積系統(tǒng)中時(shí)，底面需要懸空，保證也可以均勻沉積到parylenec薄膜。

實(shí)施例2自吸分液式數(shù)字聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(digitalpcr)芯片維持長時(shí)間負(fù)壓的方法

參見圖2，一種長時(shí)間維持微流控芯片負(fù)壓狀態(tài)的方法用于自吸分液式數(shù)字pcr芯片。它由微流控芯片1，芯片上表面的膠帶2，芯片表面沉積的parylenec薄膜3組成。

微流控芯片1采用pdms為材料，采用多層軟光刻技術(shù)在硅片表面使用光膠制作具有微通道與微反應(yīng)腔室的模具，先在模具上旋涂一層0.5mm厚的pdms薄層，pdms的比例為單體：固化劑＝5:1。經(jīng)85℃烘烤2min固化后，旋涂一層防蒸發(fā)層，85℃烘烤1min。之后在防蒸發(fā)層上澆注一層5mm厚的pdms，pdms的比例為單體：固化劑＝10:1，并于85℃烘烤40min固化。將pdms整體從模具上揭取下來，使用1mm直徑的打孔器打出進(jìn)樣口4。將蓋玻片用等離子體處理后與pdms進(jìn)行封接，之后置于85℃熱板烘烤4h，完成芯片的加工。

在制作好的微流控芯片1上表面粘貼厚度為0.07mm的透明膠帶2，使用刮板趕走透明膠帶與芯片上表面之間的氣泡。貼好后沿芯片四周修剪膠帶。

芯片表面沉積的parylenec薄膜3使用真空氣相沉積系統(tǒng)沉積而成。在真空氣相沉積系統(tǒng)的沉積腔內(nèi)噴涂脫模劑，將其涂抹均勻。每張芯片使用兩個(gè)螺母在位置5處墊起，使底面保持懸空，使parylenec薄膜能夠沉積到芯片底面。稱取16.66gparylenec原料，放入錫紙卷中，插入原料倉內(nèi)。16.66g的parylenec原料可以獲得10μm厚的薄膜。先將冷阱打開，再將真空泵打開，對整個(gè)沉積系統(tǒng)抽真空，直至沉積腔壓強(qiáng)達(dá)到10mtorr以下，即<10mtorr。打開裂解腔與蒸發(fā)腔的加熱旋鈕，待裂解腔溫度升到690℃，蒸發(fā)腔溫度達(dá)到135℃，parylenec薄膜的沉積開始。此時(shí)沉積腔內(nèi)的壓強(qiáng)為20pa，并且在沉積過程中一直保持20pa。

當(dāng)原料倉內(nèi)的原料全部蒸發(fā)裂解后，沉積腔內(nèi)的壓強(qiáng)逐漸降低，裂解腔、蒸發(fā)腔、沉積腔內(nèi)的溫度都開始回落，待裂解腔的溫度降至350℃以下，關(guān)閉系統(tǒng)，待沉積腔內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓，取出芯片。此時(shí)芯片表面已經(jīng)沉積了一層均勻、致密、透明的parylenec薄膜，厚度為10μm。

將沉積了parylenec涂層的芯片在大氣壓下常溫保存30天。使用注射器針頭扎開進(jìn)樣口4，加入human18sribosomalrnaplasmid以及配套的pcr的反應(yīng)試劑，隨后加入與反應(yīng)試劑不相容的油相液體，封閉進(jìn)樣口4，在芯片中進(jìn)行數(shù)字pcr反應(yīng)，結(jié)果見圖3。

實(shí)施例3parylenec薄膜厚度對微流控芯片的負(fù)壓保持時(shí)間研究

本實(shí)施例采用實(shí)施例2的裝置進(jìn)樣，在沉積parylenec薄膜時(shí)分別選用8.33g，16.66g和24.99g原料，獲得5μm，10μm和15μm厚的parylenec薄膜。

在第一天、第二天,...,第三十天，分別取不同厚度parylenec薄膜包被的微流控芯片，使用注射器針頭扎開進(jìn)樣口4，加入鈣黃綠素?zé)晒馊玖?，之后加入油相液體封閉，統(tǒng)計(jì)進(jìn)樣時(shí)間。

采用實(shí)施例2的進(jìn)樣裝置制作的微流控芯片，未沉積parylenec薄膜的，在抽真空處理后，放置18h，就已經(jīng)無法完成熒光染料的完全進(jìn)樣。

沉積了parylenec薄膜的微流控芯片可以保持30天仍然能夠完全進(jìn)樣。結(jié)果參見圖4。

實(shí)施例4一種長時(shí)間維持負(fù)壓驅(qū)動泵動力的方法

一種長時(shí)間維持負(fù)壓驅(qū)動泵動力的方法用于普通微流控芯片進(jìn)樣分析。它由負(fù)壓驅(qū)動泵模塊10和微流控芯片7組成。其中負(fù)壓驅(qū)動泵模塊10由上表面的膠帶2，沉積的parylenec薄膜3，負(fù)壓驅(qū)動pdms模塊5，下表面膠帶6組成；微流控芯片7包括進(jìn)樣口8，出樣口9；11為揭掉了下表面膠帶的負(fù)壓驅(qū)動泵模塊。

負(fù)壓驅(qū)動泵模塊10采用pdms為材料，按照單體：固化劑＝10:1的比例配比。用干凈的硅片作為底面，澆注出高為5mm的pdms模塊，85℃烘烤1h至完全固化。切割為寬度與芯片7相同，長度約20mm的長方體。得到負(fù)壓驅(qū)動pdms模塊5。

在制作好的負(fù)壓驅(qū)動pdms模塊5上表面黏貼厚度為0.07mm的透明膠帶2，下表面黏貼厚度為0.07mm的透明膠帶6。使用刮板趕走透明膠帶與芯片上表面之間的氣泡。

使用實(shí)施例2中的真空氣相沉積方法，在芯片表面沉積parylenec薄膜3。

將需要檢測的試劑加在進(jìn)樣口8，把負(fù)壓驅(qū)動泵模塊10的下表面膠帶6揭下，露出pdms底面，得到揭掉了下表面膠帶的負(fù)壓驅(qū)動模塊11。將揭掉了下表面膠帶的負(fù)壓驅(qū)動泵模塊11的露出pdms底面的一側(cè)貼在出樣口9上。負(fù)壓驅(qū)動泵模塊提供的負(fù)壓動力，能夠?qū)⑦M(jìn)樣口8的待檢測試劑吸入芯片，最終流至出樣口9，完成檢測。結(jié)果參見圖5。