[发明专利]一种微流控气动阀芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流控气动阀芯片，属于微流控芯片技术领域。

背景技术

微流控芯片是以微机电加工技术为基础，由微通道在芯片上形成网络，以可控微流体贯穿整个系统并完成各种生物和化学过程的一种技术。由于具备低消耗、易集成、高通量和分析速度快等优点，微流控芯片已广泛应用于化学、生物、医学等领域，并且已开始从实验室研究阶段开始逐步向商品化应用发展。

微流体操控技术是微流控芯片的核心内容，几乎所有在微流控芯片上实现的生物、化学的反应和检测过程都是依靠流体的操控而实现。微阀是微流控芯片中用于实现微流体操控的最为重要的功能单元之一，其基本功能是实现微流体通道的导通与隔断。发展至今，已有多种微阀技术被研究者提出，包括气动微阀、压电微阀、相变微阀、扭矩微阀等，其中，由Quake研究组于2000年提出的气动阀（M.A.Unger,H.P.Chou,T.Thorsen,A.Scherer and S.R.Quake,Science,2000,288,113-116.），由于结构简单、响应速度快、易于大规模集成等优点，已成为目前微流控芯片中研究和应用最广泛的微阀技术。这种气动阀芯片以PDMS（聚二甲基硅氧烷）为材料，由两个垂直相交的流体通道以及夹在两通道间的PDMS薄膜构成，其中一条通道为流体通道，用于芯片中的流体传输；另一通道为控制通道，一般与压力源（如高压空气等）相连，通过调节控制通道中的气压促使PDMS薄膜朝流体通道发生形变，从而控制流体通道的导通与隔断。虽然这种芯片具有上述优点，但由于PDMS材料由于本体多孔容易造成气体泄漏或污染，并且耐有机溶剂性差；此外，PDMS芯片制备过程需要光刻、等离子活化辅助键合等步骤，制作周期长、过程繁琐、仪器价格昂贵、需要超净加工环境，因此紧限于部分科研实验室应用，难以普遍推广。近年来开始有许多非PDMS的材料被用于气动阀微流控芯片的加工，例如Mathies提出了玻璃/PDMS/玻璃杂合芯片（W.H.Grover,A.M.Skelley，C.N.Liu,E.T.Lagally，R.A.Mathies,Sensors and Actuators B,2003,89,315-323.），但是该芯片的玻璃通道加工仍需使用光刻工艺，因此并未克服上述缺点；Mathies和Yang提出了PMMA/PDMS/PMMA杂合芯片（W.H.Zhang,S.C.Lin,C.M.Wang,J.Hu,C.Li,Z.X.Zhuang,Y.L.Zhou,R.A.Mathies,C.Y.J.Yang,Lab on a Chip,2009,9,3088-3094.）的制备方法，分别将流体通道与控制通道采用激光刻蚀法加工在两片PMMA基底上，而中间仍以PDMS隔膜为工作器件，这种芯片加工方法虽然避免昂贵繁琐的光刻过程，但是需要采用复杂后处理程序以获得底部光滑平整的PMMA通道，此外PDMS与PMMA之间的键合前仍需采用特定波长的紫外光照射的表面活化处理工艺；最近，Manalis提出采用商品化的Teflon膜与玻璃基底热压键合方法制备了气动阀芯片（W.H.Grover,M.G.von Muhlen,S.R.Manalis,Lab on a Chip,2008,8,913-918.），类似地，Ogilvie提出采用将商品化的Viton膜与COC和PMMA表面分别经氧等离子体活化处理和硅烷化修饰处理后热压键合的方法制备微流控气动阀芯片（I.R.G.Ogilvie,V.J.Sieben,B.Cortese,M.C.Mowlem,H.Morgan,Lab on a chip,2011,11,2455-2459.），这两种方法虽然避免使用了PDMS作为气动阀芯片的隔膜材料，但是芯片的通道加工及键合工艺较为复杂。综上所述，现有的微流控气动阀芯片或是隔膜材料特性差，或是芯片加工成本高、过程繁琐、制作周期长。

发明内容

本发明的目的是提供一种微流控气动阀芯片。

本发明所提供的一种微流控气动阀芯片，由上至下包括依次叠加在一起的盖片、双面胶a、弹性薄膜、双面胶b和基板；

所述双面胶a上刻有流体通道，所述流体通道的两个相对的侧壁分别为所述盖片和所述弹性薄膜；所述流体通道的进样口和出样口均与外界相连通；

所述双面胶b上刻有至少一条控制通道，所述控制通道的两个相对的侧壁分别为所述弹性薄膜和所述基板；所述控制通道的一端为封闭端，另一端为开口端，该开口端与外界相连通；

所述流体通道与所述控制通道之间在平面内为垂直相交设置。