[发明专利]微流控芯片内的双液体毛细微流控制阀及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于微流控芯片上实现两种液体同时进样的毛细微流控制阀，特别是一种适用于生物检测中实现两种具有不同亲介质特性的微量液体同步进给的控制机构。

背景技术

微流控芯片是当前微全分析系统(Miniaturized Total Analysis Systems)发展的热点领域。微流控芯片将用于完成样品处理、输运、定量、混合和探测等过程的微结构集成于芯片之上，构成微流控技术实现的主要平台。在芯片上，液体的混合操作需要两种液体同时进入微混合器，该功能由Y型进样微通道完成。通常Y型进样微通道内两种液体在两进样分支的交汇处毛细流动的截止由疏水区微阀或扩张阀实现，然后通过液体触发的方式实现交汇处微阀的开启，从而实现两种液体的同时进样。在微通道内局部沉积C₄F₈，或制作OTS疏水区可形成疏水阀；毛细扩张阀主要是通过微通道内深度或宽度方向尺寸的突变实现毛细流动的截止功能。疏水阀的制作需要进行局部表面处理，会增加工艺复杂性和加工难度，工艺兼容性差；扩张阀主要是依靠尺寸的扩张来实现流动的截止，对高亲液体易失效。因此，通常的Y型进样微通道存在加工工艺复杂，工艺兼容性差，难以实现高亲液体同时进样和存在液体残留的缺点。

发明内容

本发明的目的是为解决目前微流控技术中存在的难以实现两种具有不同亲介质特性的微量液体同时进样的技术难题，提出一种微流控芯片内的双液体毛细微流控制阀及其制作方法。

本发明微流控芯片内的双液体毛细微流控制阀，是表面上设有凹槽的聚二甲基硅氧烷(PDMS)基片贴置在玻璃片表面上构成的Y型毛细通道，所述PDMS基片表面上的凹槽包括第一支流凹槽、第二支流凹槽、输出凹槽和气道凹槽；所述第一支流凹槽、第二支流凹槽和输出凹槽的横截面宽度相等；所述气道凹槽的横截面宽度小于第一支流凹槽、第二支流凹槽和输出凹槽的横截面宽度；所述第二支流凹槽和输出凹槽的深度相等，第一支流凹槽的深度小于第二支流凹槽的深度；第二支流凹槽和输出凹槽的深度小于气道凹槽的深度；所述第一支流凹槽和第二支流凹槽的末端汇通于输出凹槽的输入端，气道凹槽的末端汇通于第二支流凹槽的末端前，所述气道凹槽的进口端距输出凹槽输入端的长度大于第一支流凹槽进口端与第二支流凹槽进口端距输出凹槽输入端的长度。

微流控芯片内的双液体毛细微流控制阀的制作方法，该方法的具体步骤为：

步骤一、在氧化后的Si单晶片的表面上旋涂光刻胶，光刻出所述第一支流凹槽、第二支流凹槽、输出凹槽和气道凹槽的光刻胶图形，将所述光刻胶图形坚膜后湿法腐蚀铝SiO₂，然后将第一支流凹槽、第二支流凹槽、输出凹槽和气道凹槽其余部分的光刻胶去除，获得第一支流凹槽、第二支流凹槽、输出凹槽和气道凹槽通道的SiO₂掩模图形；

步骤二、在步骤一获得的SiO₂掩模图形上蒸镀1μm厚的铝膜，然后在所述铝膜上旋涂光刻胶，光刻出所述的第二支流凹槽、输出凹槽和气道凹槽的光刻胶图形，坚膜后湿法腐蚀铝，获得铝掩模图形，然后将所述第二支流凹槽、输出凹槽和气道凹槽的其余部分的光刻胶去除，获得第二支流凹槽、输出凹槽和气道凹槽的铝掩模图形；

步骤三、在步骤二获得的铝掩模图形的Si晶片上旋涂光刻胶，光刻出气道凹槽的光刻胶图形，坚膜后去胶，获得胶掩模图形；

步骤四、将步骤二获得的铝掩模图形和步骤三获得的胶掩模图形的Si晶片进行ICP干法刻蚀，获得Si基阴模模具；所述ICP干法刻蚀的过程为：

步骤A、首先刻蚀10μm，然后除去胶掩模，获得含有铝掩模图形的Si晶片；

步骤B、在步骤A的基础上继续刻蚀170μm，然后除去铝掩模，继续刻蚀30μm，获得Si基阴模模具；

步骤五、采用微模铸方法，将液态PDMS浇注于Si基阴模模具上，然后进行真空脱气、加热、冷却后脱模；获得PDMS阳模模具；

步骤六、在步骤五所述的PDMS阳模模具上浇注液态PDMS，然后进行真空脱气、加热、冷却后脱模；获得PDMS基片；

步骤七、对步骤六获得的PDMS基片上的第一支流凹槽、第二支流凹槽和气道凹槽的末端处分别打孔，分别为第一支流凹槽的进口端、第二支流凹槽的进口端和气道凹槽的进口端；

步骤八、将步骤七获得的打孔后的PDMS基片与玻璃片贴合，获得微流控芯片内双液体毛细微流控制阀。

本发明双液体毛细微流控制阀的工作原理为：