[实用新型]一种具有高深宽比微流道的微流控芯片

说明书

技术领域

本实用新型属于生物化学等学科的分析用具，尤其涉及微流控芯片技术。

背景技术

微流控技术作为一种高效操控流体或粒子的新方法，已被广泛用于临床诊断、生化分析、生物学研究及精密光学等基础研究或工程应用中。随着微流控技术研究的深入和拓宽，对微流控芯片的结构及功能复杂度需求日益增加，这对微流控芯片配套的微细加工技术提出了新的严峻挑战。如何快速、低成本制作符合要求的高性能微流控芯片已成为微纳制造领域中的一个重要研究内容。由于传统MEMS器件的成功商业化，硅基的三维微结构加工技术已日趋成熟。但复杂的加工工艺、昂贵的加工设备和成本等缺点使其并不适用于实验室小批量原型测试芯片的低成本、快速制作。另外，硅基的刚性、不透光性及不易键合封装等缺点使其在微流控芯片中的应用受到了极大的限制。

哈佛大学Whitesides研究组开发的软光刻技术利用模塑法制作聚二甲基硅氧烷（PDMS）材质微流控芯片，PDMS由于其加工制作简单、成本低、光学特性及生物兼容性好等优点已成为微流控芯片制作的主流材质。而且传统软光刻技术利用打印胶片掩模替代昂贵的铬掩模光刻制作阳模，该技术仅限于制作简单平面结构微流控芯片且打印胶片掩模精度较低。近期部分研究者利用飞秒激光刻蚀聚合物制作三维结构微流控芯片，但该技术需要昂贵的激光器和复杂的光路，不宜推广使用。另有基于金属微丝的聚合物三维复杂结构微流道制作技术，但该技术制作的微流道结构和尺寸受限于微丝的截面形状及尺寸、缠绕或定位方法、抽丝工艺等。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述现有存在的问题和不足，本实用新型提供了一种低成本、快速构建微流道的微流控芯片及其制作方法。

技术方案：为实现上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：一种具有高深宽比微流道的微流控芯片，包括上层基片和下层基片，所述上层基片和下层基片材质均为透明聚二甲基硅氧烷，且均具有低深宽比的微结构，所述上层基片与下层基片重叠结合在一起使所述微结构连通形成微流道，所述上层基片微结构的两端分别设有通孔，该通孔分别作为所述微流道的入口和出口。

通过将两块含有低深宽比的微结构的基片相向堆叠，并借助低深宽比流道的制作工艺和硬件条件实现快速制作微流控芯片，使得该微流控芯片内的微流道形成三维曲折结构，从而使样品在上层基片和下层基片之间穿梭运动。

作为优选，所述微结构本身为连通的正弦线形流道，且所述上层基片与下层基片上该流道的位置和形状互为镜像关系，当所述上层基片与下层基片叠合在一起时，该正弦线形流道完全重合从而形成连通的微流道，从而使获得的微流道的深宽比是叠合前的流道的两倍。

作为优选，所述上层基片的微结构为平行阵列的长条槽，所述下层基片的微结构为竖向交错分布的长条槽，当所述上层基片与下层基片叠合在一起时，上层基片和下层基片上的长条槽首尾相连从而形成连通的微流道，从而使获得的微流控芯片具有复杂的三维流道。

对上述技术方案的改进，所述上层基片和下层基片上设有多个互为镜像关系的对准标记结构，该对准标记结构可以为十字形、方形或角形从而可以大大的提高上层基片和下层基片对叠时，微结构能完全叠合的精度。

作为优选，所述入口和出口处插有微管，该微管外径略大于所述入口和出口的孔径，从而利用聚二甲基硅氧烷的弹性，使微管与上层基片封接在一起，方便本实用新型与其他流体驱动设备之间的封接。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：成本低，工艺简单设备要求低，能利用低深宽比微流道的基片快速的在实验室制得；且无需对基片厚度的精准控制，避免了繁琐的多次定位对准工序。 

附图说明

图1是本实用新型工艺流程图；

图2是本实用新型所述具有正弦波形微流道的上层基片和下层基片的的结构示意图；

图3是图2中上层基片和下层基片叠合后A-A剖面结构示意图；

图4是图2中上层基片和下层基片叠合时的装配示意图；

图5是本实用新型所述具有三维复杂结构流道的上层基片和下层基片的结构示意图；

图6是图5中上层基片和下层基片叠合时的结构示意图；

图7是图6中A-A剖面结构示意图。

其中，上层基片1、下层基片2、正弦线形流道3、入口4、出口5、外框形十字结构6、内实心十字结构7、平行阵列长条槽8、竖向交错分布长条槽9、SU-8光刻胶层101、硅圆晶102、虚拟掩模121、汞弧灯122、水平热板132、显影液141、PDMS微结构基片161、通孔172。