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)。

【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；能夠?qū)崿F(xiàn)從上至下的液體混合。并且降低整個(gè)工藝的成本。
[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，采用磁性復(fù)合PDMS材料加工出垂直立于載玻片上的混合器，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。
[0006]進(jìn)一步地，所述混合器的制作工藝，包括如下步驟:
[0007](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；
[0008](2)在蠟尚未完全硬化前，采用螺口塑鋼針頭在犧牲層一側(cè)扎1個(gè)或多個(gè)直徑為Φ520 μπι-Φ820 μπι的通孔，將犧牲層從載玻片上取下來(lái)，再采用直徑為Φ 640 μ m- Φ 920 μ m螺口塑鋼針頭在犧牲層的一側(cè)擴(kuò)孔，得到階梯通孔；
[0009](3)將PDMS材料和微米級(jí)鐵粉充分混合后形成磁性復(fù)合PDMS材料，將磁性復(fù)合PDMS材料裝入醫(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Φ420 μπι-φ720 μπι的螺口塑鋼針頭，將針頭插入通孔，將注射器內(nèi)的復(fù)合材料注入通孔；
[0010](4)磁性復(fù)合PDMS材料填充于通孔中，穿過(guò)通孔的磁性復(fù)合PDMS材料與載玻片接觸并粘附于載玻片上，在室溫下固化48小時(shí)以上；
[0011](5)將蠟融化去除犧牲層，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10x10mm，厚度為2_6_。
[0013]進(jìn)一步地，所述磁性復(fù)合PDMS材料由PDMS材料摻雜微米級(jí)鐵粉構(gòu)成，鐵粉采用直徑小于5 μπι的微米級(jí)鐵粉，PDMS材料和固化劑的配比為10:1，鐵粉摻雜的比重，即鐵粉占總的混合物重量的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)明所述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PDMS材料制成的固定在載玻片上的1個(gè)或多個(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PDMS材料由PDMS材料摻雜微米級(jí)鐵粉構(gòu)成，PDMS材料和固化劑的配比為10:1，鐵粉采用直徑小于5 μπι的微米級(jí)鐵粉，鐵粉摻雜的比重，即鐵粉占總的混合物重量的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PDMS材料沉積填充；(d)為在載玻片上固定犧牲層；(e)為去除犧牲層形成的混合器陣列。
[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)度的對(duì)比示意圖。
[0024]圖中:1.載玻片，2.犧牲層沉積腔，3.犧牲層，4.螺口塑鋼針頭，5.通孔，6.針管，
7.磁性復(fù)合PDMS材料，8.混合器，9.微流控芯片，10.反應(yīng)腔，11.通道入口，12.混合微流控芯片，13.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1:如圖1-圖3所示，本發(fā)明采用磁性復(fù)合PDMS材料7加工出垂直于載玻片1上的混合器8，然后利用鍵合工藝將混合器8倒置于微流控芯片9的反應(yīng)腔10內(nèi)，形成整體混合微流控芯片12，采用電磁鐵13驅(qū)動(dòng)整體混合微流控芯片12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8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)沉積融化的蠟構(gòu)成犧牲層3，厚度為2-6mm(本例選擇厚度為5mm)，將犧牲層從載玻片上取下來(lái)；
[0029](2)如圖l(bl)、(b2)所示，用螺口塑鋼針頭4穿透犧牲層3得到直徑為Φ520 μπι-Φ820 μπι的1個(gè)或多個(gè)通孔，再采用直徑為Φ640 μm_Φ920 μm螺口塑鋼針頭4在犧牲層的一側(cè)擴(kuò)孔，擴(kuò)孔的深度為0.5mm，得到階梯通孔5，本例階梯通孔5的一端直徑為Φ 520 μ m，另一側(cè)擴(kuò)孔的直徑為Φ 640 μ m，長(zhǎng)度為0.5mm,擴(kuò)孔后利于混合器立于載玻片上;
[0030](3)如圖1(c)所示，將磁性復(fù)合PDMS材料充分混合后裝入醫(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Φ420 μπι-Φ 720 μπι的螺口塑鋼針頭，將針頭插入通孔，將注射器內(nèi)的復(fù)合材料注入通孔；
[0031](4)如圖1(d)所示，磁性復(fù)合PDMS材料7填充于階梯通孔5中，穿過(guò)通孔5的磁性復(fù)合PDMS材料6與載玻片1接觸并粘附于載玻片1上，在室溫下固化48小時(shí)以上；
[0032](5)如圖1 (e)所示，由于PDMS材料7與載玻片1之間粘附性很強(qiáng)，在去除犧牲層3并清洗后，即得到垂直立于載玻片1上的混合器8。實(shí)際操作過(guò)程中，可以根據(jù)反應(yīng)腔尺寸的大小保留合理的混合器8的個(gè)數(shù)。
[0033]如圖2所示，所述鍵合工藝是采用鍵合機(jī)將載有混合器8的載玻片1倒置鍵合于微流控芯片9的頂部，混合器8置于微流控芯片9的反應(yīng)腔10內(nèi)。
[0034]如圖1-圖3所示，本發(fā)明所述微流體混合工藝的混合裝置，包括微流控芯片9、電磁鐵13、載玻片1及混合器8，所述混合器8為磁性復(fù)合PDMS材料7制成的固定在載玻片1上的1個(gè)或多個(gè)柱形結(jié)構(gòu)，帶有混合器8的載玻片1倒置于微流控芯片9上方，鍵合于微流控芯片9的頂部，載玻片1上的混合器8置于