一種微流控芯片組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種一種微流控芯片組件。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控芯片又被稱為芯片實驗室，是一種在微米尺度上對流體進行操控的技術(shù)。該技術(shù)將化學(xué)和生物實驗室的基本功能微縮到了一個只有幾平方厘米大小的芯片之上。通過分析化學(xué)、微機電加工、計算機、電子學(xué)、材料系及生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科的交叉，實現(xiàn)從樣品處理到檢測的微型化、自動化、集成化及便攜化。微流控芯片具有多種單元技術(shù)靈活組合和大規(guī)模集成的特點，這樣便能以少量樣品獲得極大的信息量，更有可能超越單一的分析功能，成為一個整體微型多元操作平臺。目前，微流控芯片因其在微型化、自動化、集成化和便攜花方面的巨大潛力，已經(jīng)被逐步應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測及污染物分析技術(shù)的研發(fā)中，并取得一系列重要進展。
[0003]申請?zhí)枮镃N201310341700.2的專利文獻公開了一種用于微流控芯片的簡便快速的熱壓方法，其將需要進行熱壓鍵合或熱壓成型的熱塑性微流控芯片對準后，放置在一個表面拋光的不銹鋼板上;使用一個或多個特定形狀的磁性材料將微流控芯片固定在不銹鋼材質(zhì)的熱壓底板上;將固定有微流控芯片的不銹鋼底板裝到熱壓設(shè)備的兩個熱壓板中間，施加特定溫度和壓力后，完成熱壓。
[0004]申請?zhí)枮镃N201310341536.5的專利文獻公開了一種微流控芯片的激光加工方法，其將代加工的高分子聚合物芯片清洗干凈、吹干;將一張I?30微米厚度的高分子薄膜涂覆于待加工表面;使用二氧化碳激光設(shè)備，在聚合物芯片上雕刻加工出通孔、通道、混合器微等結(jié)構(gòu);將高分子薄膜從芯片表面剝離，獲得加工有微結(jié)構(gòu)的微流控芯片。
[0005]現(xiàn)有的微流控芯片的制造方法主要是通過光刻、熱壓等方法制作出一面帶有微納米尺寸通道的芯片，然后將其和蓋片鍵合得到。傳統(tǒng)的微流控芯片通常采用玻璃、有機玻璃、有機硅等材料，制作成本相對高昂而且需要精密的栗驅(qū)動試劑在流道里流動進行反應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種基于FDM三維打印技術(shù)的無栗驅(qū)動的可重復(fù)利用的微流控芯片的制作方法，可方便快速的制造微流控芯片。
[0007]本發(fā)明同時提供一種由上述方法制作得到的微流控芯片和微流控芯片組件，該微流控芯片和微流控芯片組件封裝和打開方便，實用性強。
[0008]—種基于三維打印的無栗驅(qū)動微流控芯片制作方法，包括以下步驟:
[0009]步驟(I):設(shè)計帶有流道凹槽的微流控芯片基底三維模型；
[0010]步驟(2):將三維模型生成STL格式，導(dǎo)入Π)Μ三維打印機打印軟件，設(shè)置好打印參數(shù)。利用聚乳酸(PLA)等材料打印出具有流道凹槽的微流控芯片基底；
[0011]步驟(3):將打印好的PLA基底有流道凹槽的一面涂抹一層聚二甲基硅氧烷料(PDMS)，然后將涂抹過PDMS的基底放入50?70攝氏度烘干箱烘干40?120分鐘。
[0012]步驟(4):在微流控芯片基底的流道凹槽內(nèi)表面鋪設(shè)一層對待測樣品具有毛細作用力的驅(qū)動層，得到基于三維打印的無栗驅(qū)動微流控芯片。
[0013]驅(qū)動層材料可根據(jù)實際使用需要選擇，需要保證驅(qū)動層對待檢測樣品具有毛細作用力，比如對于極性較強的樣品，可選擇親水性的驅(qū)動層材料;對于極性較弱的樣品，可以選擇親油性較強的驅(qū)動層材料。
[0014]步驟(4)鋪設(shè)驅(qū)動層的方法有兩種:
[0015]第一種是鋪漿法:將纖維素粉和水以一定的比例進行混合攪拌成漿料，然后將纖維素粉漿料倒入流道凹槽內(nèi)，然后放入50?70攝氏度烘干箱40?120分鐘。所述纖維素粉也可替換為紙漿或者淀粉、幾丁質(zhì)、半纖維素中一種或多種，或者替換為纖維素與淀粉、幾丁質(zhì)、半纖維素中一種或多種的混合物;所述紙漿可選擇常見的木漿、草漿、麻漿、葦漿、蔗漿、竹漿、破布漿等。
[0016]第二種是直接鋪墊法:在流道凹槽內(nèi)鋪墊柔性紙張，得到基于三維打印的無栗驅(qū)動微流控芯片。
[0017]步驟(I)中，按照設(shè)計需求，構(gòu)建微流控芯片基底模型可采用現(xiàn)有成熟技術(shù)，可通過計算機輔助設(shè)計CAD(Computer Aided Design)軟件得到三維模型圖，可使用商業(yè)CAD軟件，諸如Core IDraw，Sol idworks 等設(shè)計。
[0018]為提高打印精度，可適當(dāng)提高Π)Μ打印的填充率，作為優(yōu)選，打印過程中填充率為50?80;進一步優(yōu)選的填充率為60，由于芯片基底大小為厘米級別的，打印時間也相對較短。流道凹槽的深度可根據(jù)需求設(shè)置成0.。
[0019]步驟(3)中，PDMS為聚二甲基硅氧烷和固化劑的混合物。所述的固化劑為與現(xiàn)有技術(shù)中與聚二甲基硅氧烷配套的固化劑，聚二甲基硅氧烷和固化劑的質(zhì)量比一般為8-15:1。通過在流道凹槽一面均勻涂一層PDMS可以有效得在流道表面形成一層防護膜，阻止了試劑滲透進PLA芯片基底。同時本發(fā)明利用按特定比例配置好的PDMS對流道凹槽表面進行改性，令流道具有較好的疏水性和表面質(zhì)量，從而來達到可重復(fù)利用的目的。
[0020]步驟(4)中，纖維素粉和去離子水以質(zhì)量比1:3-8的配比進行混合，倒入流道時應(yīng)利用液體表面張力的原理使流道里的漿料達到飽和狀態(tài)。在這種狀態(tài)下才能得到烘干后平整的流道效果。當(dāng)纖維素粉替換為其他粉體時，可根據(jù)需要調(diào)整粉體與水的質(zhì)量比，以滿足實際需要。
[0021]完成以上四個步驟之后就完成了整個微流控芯片的制作，本方法制得的微流控芯片在使用過之后，可以用水清洗掉流道內(nèi)的纖維素粉(或者其他粉體)，重復(fù)步驟(4)就可以實現(xiàn)微流控芯片的重復(fù)利用了。
[0022]本發(fā)明還提供了一種微流控芯片，其由上述任一技術(shù)方案所述的基于三維打印的無栗驅(qū)動微流控芯片制作方法制作得到。
[0023 ]利用本發(fā)明的制備方法可以制作各種結(jié)構(gòu)的微流控芯片。
[0024]作為優(yōu)選，所述微流控芯片包括基底，所述基底一側(cè)設(shè)有:
[0025]位于基底的中心處的中心加樣口；
[0026]沿基底的中心周向設(shè)置的若干周側(cè)加樣口；
[0027]分別將周側(cè)加樣口與中心加樣口連通的流道。
[0028]本發(fā)明還提供了一種微流控芯片組件，包括微流控芯片以及罩蓋在微流控芯片上的蓋片；
[0029]所述微流控芯片上設(shè)有中心加樣口、圍繞中心加樣口的若干周側(cè)加樣口以及將若干周側(cè)加樣口分別與中心加樣口導(dǎo)通的流道；
[0030]所述蓋片上設(shè)有與所述中心加樣口和周側(cè)加樣口對應(yīng)的通孔；
[0031]所述微流控芯片與罩蓋轉(zhuǎn)動配合，所述蓋片具有保證微流控芯片上所有加樣口(包括中心加樣口和周側(cè)加樣口)與所述通孔對應(yīng)導(dǎo)通的加樣工作位，以及封堵所有周側(cè)加樣口的封裝工作位；
[0032]所述微流控芯片與蓋片之間設(shè)有撥片，該撥片用于在蓋片處于封裝工作位時遮蓋所述中心加樣口。
[0033]使用上述微流控芯片組件時，只需要旋轉(zhuǎn)蓋片即可方便實現(xiàn)蓋片在兩個工作為的切換，分別實現(xiàn)對微流控芯片的封裝和加樣；當(dāng)蓋片處于加樣工作位時，微流控芯片上的中心加樣口和周側(cè)加樣口同時與對應(yīng)的通孔對正導(dǎo)通，此時，可實現(xiàn)對微流控芯片的加樣;加樣完成后，或者不使用時，可將蓋片旋轉(zhuǎn)至封裝工作位，此時蓋片將周側(cè)加樣口封堵，同時撥片將中心加樣口封堵，完成對微流控芯片的封裝，避免外界對微流控芯片的影響。