[发明专利]一种以喷墨打印通道为模板制作微流控芯片的方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及微流控芯片制作过程中的模板制备技术及其应用领域，特别提供了一种以喷墨打印通道为模板制作弧形通道微流控芯片的方法及应用。

背景技术

作为一项新兴技术，微流控芯片（Microfluidics，Lab-on-a-chip）现已广泛应用于多种领域。其具有低样品消耗、耗时少、微型化、集成化及可实现高通量分析等优势。

光刻是微流控芯片模板制作中最为常用的技术。它是利用光成像和光敏胶在基片上图案化的过程：将掩膜置于光源与光刻胶之间，用紫外光等透过掩膜对光刻胶进行选择性照射，受光照部分的光刻胶发生化学变化而变性（由于胶种类的不同交联或聚合）。经后续显影处理对此部分光刻胶进行去除或保留，从而完成芯片模板的制作[林炳承，秦建华,图解-微流控芯片实验室.2008]。

但传统光刻模板的过程还存在以下不足：1、光刻过程中要使用专业的昂贵的仪器设备（甩胶机、热板、紫外曝光机等）；2、使用的光刻胶成本高且具有刺激性；3、显影过程中要使用大量的有机试剂（乳酸乙酯、异丙醇）；4、产生的通道截面为方形，不利于气动泵阀芯片的封闭。本发明涉及以直接喷墨打印掩膜为模板并与气压膜方法相结合替代常规光刻模板的制作过程，设备成本低廉、制作方法简单、环境友好。

发明内容

本发明的目的是提供一种以喷墨打印通道为模板制作微流控芯片的方法及应用，该方法解决了常规光刻模板制作过程中仪器设备昂贵、专业要求度高、有机试剂消耗量大、泵阀中方形通道封闭困难等问题。

本发明的目的是提供一种以喷墨打印通道为模板制作弧形通道微流控芯片的方法，该方法的具体步骤如下：

——在投影膜上用普通办公用喷墨打印机打印出模板，打印模板高度为7-8μm；

——在打印模版上倒入PDMS（单体：引发剂=10：1），待60°C下一小时PDMS固化后，便在其表面刻下了打印通道的形状、形成“一次通道”，但此时通道表面粗糙；

——在“一次通道”一端打孔，并且在其表面利用等离子体方法封接上一层约40μm厚的PDMS膜，形成气路通道；

——在上述气路通道加入0.01-0.04MPa的正气压，将膜顶起，形成一个气压膜反模模板；

——在“气压膜模板”上倒入PDMS（单体：引发剂=10：1），并在80°C下保持充气状态至PDMS固化；

——揭下上层PDMS层，其表面形成“二次通道”。

本发明提供的以喷墨打印通道为模板制作弧形通道微流控芯片的方法，所述打印机为普通办公用喷墨打印机，其打印通道的宽度由打印线条的宽度所决定，打印的模板高度由喷墨打印机本身的喷墨高度所决定（一般为7-8微米）。理论上，喷蜡等其它类型的打印机也可以实现此过程。

本发明提供的以喷墨打印通道为模板制作弧形通道微流控芯片的方法，所述打印基质为普通塑料投影膜，由于其高温下会产生变性，所以在形成“一次通道”过程中，将PDMS的固化温度由80°C降为60°C，时间相应有40分钟增至60分钟。

本发明提供的以喷墨打印通道为模板制作弧形通道微流控芯片的方法，所述“气压膜模板”实际上就是在“一次通道”基础上形成的气路通道；所以“二次通道”与“一次通道”相比结构是完全一致的，只是通道的光滑度、均一度、高度等与“一次通道”相比有较大的提升。

本发明提供的以喷墨打印通道为模板制作弧形通道微流控芯片的方法，所述“二次通道”的宽度由打印模板的宽度所决定，而通道高度可以由“气压膜模板”中施加的气压所控制，气压越大高度越高。

本发明的创造性在于：利用打印通道为模板与“气压膜方法”相结合来代替传统光刻模板制作微流控芯片，为非微流控芯片专业的实验室提供了一种简单便捷的制片方法。

本发明的优点在于：1、无需昂贵的光刻设备；2、无需硅片等光刻板，成本低廉；3、操作简单易控；4、节约能源，环境友好；5、所得通道为弧形，更有利于泵阀的操控。

附图说明

图1以喷墨打印通道为模板制作弧形通道微流控芯片的方法流程图；

图2通道表征图；a-b：利用打印模板产生“一次通道”的俯视及剖面图；c-d：利用“一次通道”制作的气压膜模板产生“二次通道”的俯视及剖面图；

图3在“二次通道”形成过程中，其通道的高度随气压膜内气压的改变而变化；

图4利用本发明方法制作电泳芯片的结构示意图及实物图；

图5利用本发明方法制作电泳芯片的稳定性考察；

图6利用本发明方法制作电泳芯片的分离效果考察；