一種微流體混合工藝及混合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微流體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微流體混合工藝及混合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的微流控芯片反應(yīng)腔內(nèi)的主動(dòng)式混合器都是立于腔底，從下至上混合液體?，F(xiàn)有的工藝方法有的是采用在反應(yīng)腔底扎孔填充材料，但該方法容易產(chǎn)生液體的泄露；或采用光刻技術(shù)，在加工微流控芯片的同時(shí)，在反應(yīng)腔底部直接加工出微米級(jí)混合器，但由于尺寸的限制該方法較難實(shí)現(xiàn)。常規(guī)的PDMS材料在常溫下需要48小時(shí)才能固化，UVPDMS材料可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)固化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種微流體混合工藝及混合裝置，它在單獨(dú)加工微混合器時(shí)，不受反應(yīng)腔內(nèi)尺寸的限制，簡(jiǎn)化了工藝流程，利用UVPDMS在紫外光照射下能夠迅速固化的特點(diǎn)，在較短時(shí)間內(nèi)能夠加工出長(zhǎng)度為3-5mm，直徑為Φ 520 μ m- Φ 820 μ m的纖毛混合器，縮短了加工的時(shí)間，降低了制作成本；在微流控芯片的反應(yīng)腔內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)從上至下的液體混合。
[0004]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明一種微流體混合工藝，采用磁性UVPDMS材料加工垂直于載玻片上的纖毛混合器，然后利用鍵合工藝將混合器倒置于微流控芯片的反應(yīng)腔內(nèi)，形成整體混合微流控芯片，采用電磁鐵驅(qū)動(dòng)整體混合微流控芯片實(shí)現(xiàn)微流體混合；所述混合器的制作工藝，包括如下步驟:
[0006](1)在載玻片上固定犧牲層沉積腔，將蠟加熱融化后沉積在沉積腔內(nèi)構(gòu)成犧牲層；
[0007](2)在蠟尚未完全硬化前，采用螺口塑鋼針頭在犧牲層扎1個(gè)直徑為Φ 520 μηι-φ 820 μ m 的通孑L ;
[0008](3)將UVPDMS材料和微米級(jí)鐵粉充分混合后裝入醫(yī)用注射器針管內(nèi)，并在注射器末端安裝比通孔直徑小的外徑為Φ 420 μ m- Φ 720 μ m的螺口塑鋼針頭；
[0009](4)檢測(cè)材料是否順暢擠出:若不能流暢擠出，檢測(cè)材料是否混合均勻或者針頭是否有堵塞的現(xiàn)象，再次重新調(diào)勻材料或調(diào)整針頭直至材料能從針頭順暢擠出；
[0010](5)在擠出測(cè)試結(jié)束后，犧牲層固定在載玻片上，將針管固定在具有升降功能的升降臺(tái)上；通過(guò)遮光板遮擋針管和針頭部位，露出針頭末端到犧牲層之間部分，反應(yīng)腔斜上方放置紫外光源，采用微栗將注射器內(nèi)的復(fù)合材料注入通孔，每次擠出0.5mm的高度后提升針管停頓5-10分鐘，使擠出的材料在紫外光的照射下產(chǎn)生固化；
[0011](6)材料固化結(jié)束后，降低針管重新將針頭探入通孔重復(fù)擠出、曝光、停頓的過(guò)程，直至填充滿整個(gè)通孔，去除犧牲層后即得到垂直立于載玻片上的混合器。
[0012]進(jìn)一步地，所述犧牲層沉積腔面積為6x6mm，厚度為3_5mm，所述犧牲層的厚度為3_5mm0
[0013]進(jìn)一步地，所述磁性復(fù)合UVPDMS材料由UVPDMS材料摻雜微米級(jí)鐵粉構(gòu)成，UVPDMS材料和固化劑的配比為1:1，鐵粉采用直徑小于5 μπι的微米級(jí)鐵粉，鐵粉摻雜量占總的混合物比重為35% w/w-45% w/w。
[0014]進(jìn)一步地，所述鍵合工藝是采用鍵合機(jī)將載有混合器的載玻片倒置并鍵合于微流控芯片的頂部，混合器置于微流控芯片的反應(yīng)腔內(nèi)。
[0015]本發(fā)明用于微流體混合工藝的混合裝置，包括微流控芯片、電磁鐵、載玻片及混合器，所述混合器為磁性復(fù)合UVPDMS材料制成的固定在載玻片上的1個(gè)柱形結(jié)構(gòu)，帶有混合器的載玻片倒置于微流控芯片上方，鍵合于微流控芯片頂部，載玻片上的混合器置于微流控芯片的反應(yīng)腔內(nèi)，形成整體混合微流控芯片，整體混合微流控芯片置于電磁鐵頂部邊緣。
[0016]進(jìn)一步地，所述磁性復(fù)合UVPDMS材料由UVPDMS材料摻雜微米級(jí)鐵粉構(gòu)成，UVPDMS材料和固化劑的配比為1:1，鐵粉摻雜量占總的混合物比重為35% w/w-45% w/w。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
[0018]本發(fā)明采用單獨(dú)加工混合器的方法，利用UVPDMS材料固化時(shí)間短的特點(diǎn)，在短時(shí)間內(nèi)能夠快速加工出長(zhǎng)度為3-5mm，直徑為Φ 520 μ m- Φ 820 μ m的纖毛混合器，利用鍵合技術(shù)將其倒置于微流控芯片反應(yīng)腔之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)從上至下的液體混合。單獨(dú)加工微混合器不受反應(yīng)腔內(nèi)尺寸的限制，簡(jiǎn)化了工藝流程，鍵合技術(shù)也較為成熟和簡(jiǎn)單，整個(gè)工藝得到簡(jiǎn)化。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖；其中(al)為沉積犧牲層，(a2)為(al)的俯視圖；(bl)為穿完通孔的犧牲層；(b2)為(bl)的俯視圖；(c)為UVPDMS材料沉積填充通孔并在紫外光照射下固化；⑷為UVPDMS材料充滿通孔并固定在載玻片上；(e)為去除犧牲層后形成的混合器。
[0020]圖2為本發(fā)明中整體混合微流控芯片鍵合過(guò)程示意圖。
[0021]圖3為本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)電磁鐵連接示意圖。
[0022]圖4為本發(fā)明中混合器在驅(qū)動(dòng)電磁鐵上的放置位置示意圖。
[0023]圖5為本發(fā)明采用矩形波、正弦波、三角波在2Hz驅(qū)動(dòng)頻率下產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度曲線圖。
[0024]圖中:1.載玻片，2.犧牲層沉積腔，3.犧牲層，4.注射器，5.螺口塑鋼針頭，6.通孔，7.微栗，8.支架，9.磁性UVPDMS材料，10.遮光板，11.紫外固化燈，12.混合器，13.微流控芯片，14.反應(yīng)腔，15.通道入口，16.混合微流控芯片，17.電磁鐵。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過(guò)實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0026]實(shí)施例:如圖1-圖3所示，本發(fā)明采用磁性復(fù)合UVPDMS材料9加工出垂直于載玻片1上的混合器12，然后利用鍵合工藝將混合器12倒置于微流控芯片13的反應(yīng)腔14內(nèi)，形成整體混合微流控芯片16，采用電磁鐵17驅(qū)動(dòng)整體混合微流控芯片13實(shí)現(xiàn)微流體的混合；可達(dá)到在2分鐘內(nèi)60uL液體的80%以上混合。
[0027]如圖1所示，所述混合器12的制作工藝，包括如下步驟:
[0028](1)如圖1 (al)、(a2)所示，在載玻片1上固定犧牲層沉積腔2，在沉積腔2內(nèi)沉積融化的錯(cuò)構(gòu)成犧牲層3，犧牲層沉積腔面積為6x6mm，厚度為3_5mm ；
[0029](2)如圖l(bl)、(b2)所示，在蠟固化后2.5分鐘后，尚未完全硬化前，采用直徑為Φ 520 μ m- Φ 820 μ m螺口塑鋼針頭5穿透犧牲層3得到直徑為Φ 520 μ m_ Φ 820 μ m的1個(gè)通孔6，將犧牲層從載玻片上取下來(lái)，清除通孔內(nèi)和犧牲層底部的碎肩再次將犧牲層固定在干凈的載玻片上；本例采用Φ 520 μ m通孔直徑；
[0030](3)將UVPDMS和固化劑按照1:1的比例配好，并在UVPDMS中摻雜35% w/w-45%w/w的微米級(jí)鐵粉形成磁性復(fù)合材料，充分混合后將復(fù)合材料裝入醫(yī)用注射器針管內(nèi)，并在注射器末端裝比通孔直徑小的外徑為Φ 420 μ m- Φ 720 μ m的螺口塑鋼針頭，本例采用直徑Φ 420 μ m的螺口塑鋼針頭；
[0031](4)采用手動(dòng)的方式，或?qū)⒆⑸淦鞴潭ㄔ谖⒗躜?qū)動(dòng)裝置上測(cè)試復(fù)合材料是否能從針頭流暢擠出。若不能流暢擠出考慮材料是否混合均勻是否有堵塞針頭的現(xiàn)象，再次調(diào)整針頭或重新調(diào)勻材料直至材料能從針頭順暢擠出。
[0032](5)如圖1(c)所示，此時(shí)操作人員需戴好防護(hù)紫外線眼鏡，犧牲層固定在載玻片上，將針管固定在一個(gè)具有升降功能的升降臺(tái)上，將針頭與通孔對(duì)準(zhǔn)；針管和針頭部位用遮光板遮擋，只露出針頭末端到犧牲層之間部分，在針頭附近放置紫外光源，采用微栗以10 μ L/s的速度將復(fù)合材料注入通孔，每次擠出