[发明专利]基于3D打印技术的光固化型和熔融沉积型微流控电泳芯片

权利要求书

1.一种基于3D打印技术的光固化型和熔融沉积型微流控电泳芯片，其特征在于，利用两种不同打印工艺的3D打印机制作的微流控电泳芯片，两种打印机分别为光固化型（SLA）3D打印机和熔融沉积型（FDM）3D打印机。

2.如权利要求1所述的基于3D打印技术的光固化型和熔融沉积型微流控电泳芯片，其特征在于，所述的微流控电泳芯片由包括模型设计、软件切片和微流控电泳芯片打印三个过程制作的，其中SLA型微流控电泳芯片制作过程如下：（1） 建模：利用123D Design软件构建芯片三维结构，设计微通道板尺寸为70 mm× 20 mm × 2 mm，两个相同的储液池直径d为5 mm，高度h为2 mm，微通道长度为57 mm，横截面积为100 μm²，每个芯片包含两个相同的电泳通道；构建尺寸为70 mm × 20 mm× 2 mm的底板，表面保证光滑；（2）切片：将上步虚拟数字3D模型输出为stl格式，用Preform软件将芯片模型进行分层切片，具体参数为：光固化材料：clear V4（FLGPCL04）；打印层厚：0.025 mm；倾斜角度：X、Y、Z轴各倾斜45度；是否支撑：添加支撑；将Preform软件切片得到各层截面的二维轮廓模型以.stl格式上传至光固化型3D打印机；（3）打印：打开打印机，调平，开启树脂盒，树脂自动流进树脂槽，选择需要的打印模型，待树脂槽温度升到31度后，开始打印；（4）后处理：打印完成，揭开打印机盖子，取下构建平台，撬下芯片，将其放入清洗盒；微通道板和底板先浸没于无水异丙醇的清洗盒中，振摇洗涤20-30 min，然后放入无水乙醇的清洗盒中浸泡5 min以洗去未固化树脂；（5）热压成型：取出微通道板和底板除去支撑材料，常温晾干，热风枪调到210度，均匀加热底板3min，迅速把底板和微通道板无缝盖合，装入聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）套中，然后移至虎台钳钳口，用虎台钳强大的压力将两板无缝贴合在一起；随后，将热压贴合的电泳芯片，放置于405 nm紫外灯下照射1 h；最后，在储液池处粘合3D打印的加高装置，加高高度为5 mm，用以扩大储液池容量，最后形成SLA型电泳芯片；FDM型电泳芯片制作过程如下：（1）建模：利用123D Design软件构建芯片三维结构，设计通道形状为正四边形的电泳通道，横截面积为100 μm²，长57 mm，通道上层和底层厚度分别为2 mm, 以此加快热量散发；储液池是直径为5 mm，高为7 mm的内有空腔的圆柱形，以此保证足够的进样量；（2）切片：将上述虚拟数字模型输出为.stl格式，放置于JGcreate切片软件中，设置层高为0.1 mm，打印密度为100 %，喷头温度210 ℃，热床温度50 ℃，打印速度为30 mm/s，移动速度为70 mm/s；设置完成后，将该文件存为.gcode格式，用U盘上传至FDM型3D打印机中；（3）打印：调整打印机平台高度，确保初始化时喷头与平台之间的距离为一张A4纸的厚度；预热5 min后导入高质量白色聚乳酸（PLA）耗材，选择上述文件开始打印；（4）后处理：将打印好的模型放入超纯水中超声浸泡2次，每次15 min，随后冷风吹干；在吹干的模型通道内持续缓慢通入40 %氯仿，保持微通道在流动的氯仿溶液中浸泡1 min。

3.如权利要求1所述的基于3D打印技术的光固化型和熔融沉积型微流控电泳芯片，其特征在于，由下述步骤构建了一个可拆卸的电泳拼接装置，电泳拼接装置组合过程如下：（1）电泳拼接装置的设计：该装置是由三个面构成的倒“U”型结构，顶部有四个直径为5 mm的圆洞用于放置电极；（2）芯片的组装：将3D打印的电泳芯片嵌于电泳拼接装置的倒“U”型槽中，然后放置在冰盒之上，以减小焦耳热的影响；（3）电极的连接：电极利用电泳拼接装置的顶部圆洞准确插入到芯片的储液池中，并且电极通过导线与高压电源连接。

4.如权利要求1所述的基于3D打印技术的光固化型和熔融沉积型微流控电泳芯片，其特征在于，SLA型3D打印机使用材料为透明光敏树脂clear V4（FLGPCL04），加高装置采用FDM型3D打印机打印，其3D打印材料为透明rubber；FDM型3D打印机使用材料为白色PLA。