[发明专利]基于三维打印的无泵驱动微流控芯片制作方法及产品

说明书

本发明公开了一种基于三维打印的无泵驱动微流控芯片制作方法，包括：(1)设计带有流道凹槽的微流控芯片基底的三维模型；(2)利用三维打印机打印软件，打印出具有流道凹槽的微流控芯片基底；(3)将打印好的微流控芯片基底具有流道凹槽的一面涂抹一层聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合物，烘干；(4)将浆料倒入流道凹槽内，烘干，得到基于三维打印的无泵驱动微流控芯片。本发明基于3D打印的微流控芯片的制作方法，加工过程简便快捷，生产效率高，易于工业化大规模生产。本发明方法制得的微流控芯片可实现无限次循环重复利用，大大降低了成本。

技术领域

本发明涉及微流控芯片技术领域，尤其是涉及一种基于3D打印技术制造无驱速度可编程的微流控芯片的制作方法。

背景技术

微流控芯片又被称为芯片实验室，是一种在微米尺度上对流体进行操控的技术。该技术将化学和生物实验室的基本功能微缩到了一个只有几平方厘米大小的芯片之上。通过分析化学、微机电加工、计算机、电子学、材料系及生物学、医学等学科的交叉，实现从样品处理到检测的微型化、自动化、集成化及便携化。微流控芯片具有多种单元技术灵活组合和大规模集成的特点，这样便能以少量样品获得极大的信息量，更有可能超越单一的分析功能，成为一个整体微型多元操作平台。目前，微流控芯片因其在微型化、自动化、集成化和便携花方面的巨大潜力，已经被逐步应用于环境监测及污染物分析技术的研发中，并取得一系列重要进展。

申请号为CN201310341700.2的专利文献公开了一种用于微流控芯片的简便快速的热压方法，其将需要进行热压键合或热压成型的热塑性微流控芯片对准后，放置在一个表面抛光的不锈钢板上；使用一个或多个特定形状的磁性材料将微流控芯片固定在不锈钢材质的热压底板上；将固定有微流控芯片的不锈钢底板装到热压设备的两个热压板中间，施加特定温度和压力后，完成热压。

申请号为CN201310341536.5的专利文献公开了一种微流控芯片的激光加工方法，其将代加工的高分子聚合物芯片清洗干净、吹干；将一张1～30微米厚度的高分子薄膜涂覆于待加工表面；使用二氧化碳激光设备，在聚合物芯片上雕刻加工出通孔、通道、混合器微等结构；将高分子薄膜从芯片表面剥离，获得加工有微结构的微流控芯片。

现有的微流控芯片的制造方法主要是通过光刻、热压等方法制作出一面带有微纳米尺寸通道的芯片，然后将其和盖片键合得到。传统的微流控芯片通常采用玻璃、有机玻璃、有机硅等材料，制作成本相对高昂而且需要精密的泵驱动试剂在流道里流动进行反应。

发明内容

本发明提供了一种基于FDM三维打印技术的无泵驱动的可重复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。

本发明同时提供一种由上述方法制作得到的微流控芯片和微流控芯片组件，该微流控芯片和微流控芯片组件封装和打开方便，实用性强。

一种基于三维打印的无泵驱动微流控芯片制作方法，包括以下步骤：

步骤(1)：设计带有流道凹槽的微流控芯片基底三维模型；

步骤(2)：将三维模型生成STL格式，导入FDM三维打印机打印软件，设置好打印参数。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；

步骤(3)：将打印好的PLA基底有流道凹槽的一面涂抹一层聚二甲基硅氧烷料(PDMS)，然后将涂抹过PDMS的基底放入50～70摄氏度烘干箱烘干40～120分钟。

步骤(4)：在微流控芯片基底的流道凹槽内表面铺设一层对待测样品具有毛细作用力的驱动层，得到基于三维打印的无泵驱动微流控芯片。

驱动层材料可根据实际使用需要选择，需要保证驱动层对待检测样品具有毛细作用力，比如对于极性较强的样品，可选择亲水性的驱动层材料；对于极性较弱的样品，可以选择亲油性较强的驱动层材料。

步骤(4)铺设驱动层的方法有两种：