[发明专利]一种微流控芯片模具

说明书

技术领域

本发明涉及微加工领域，特别是涉及一种新型的微流控芯片模具。

背景技术

微流控芯片技术已经在生物、化学、医学等领域获得广泛的研究和应用。微流控芯片的加工方法主要分为直接加工法和模具复制法，其中直接加工法主要是使用激光烧蚀、CNC雕刻或者气体刻蚀等方式在芯片材料上直接加工出微流体通道等结构；而模具复制法则通过基于模具的浇铸聚合成型或者热压复制成型进行微结构的制作。上述两种方法中，由于模具复制法在微流控芯片的批量生产中具有前者无法比拟的优势，例如加工成本低、复制精度高、可一次性批量制备等等。但是，目前所使用的微流控芯片的模具多为硅、金属、光刻胶等，模具加工方法主要通过光刻结合刻蚀等微加工方法进行制备，设备和加工成本昂贵；此外，一旦模具的微结构确定了，则无法进行修改，例如微结构的高度或深度。因此，如果能够发展一种材料成本和加工成本低廉、操作简便易行的微流控芯片模具，对于微流控芯片的设计开发和批量生产都具有重大意义。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种新型的微流控芯片模具，使用弹性薄膜材料作为模具结构层，通过局部施加压强的方式，使弹性薄膜局部形成突起或凹槽结构，则可应用于微流控芯片的浇铸聚合制备。

本发明提供的微流控芯片模具，其特征在于该模具是由芯片浇铸槽、弹性薄膜、微流体通道及进口构成。

本发明提供的微流控芯片模具，其特征在于所述的芯片浇铸槽的材料可以是金属、玻璃、硅、高分子聚合物等，用于微流控芯片的浇铸聚合成型。

本发明提供的微流控芯片模具，其特征在于，所述的弹性薄膜的材料可以是聚二甲基硅氧烷、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等。应用于微流控芯片的聚合制备时，表面需要经过特定修饰处理，防止芯片材料和薄膜粘贴而无法剥离。

本发明提供的微流控芯片模具，其特征在于，所述的弹性薄膜层的厚度为1～500微米。在此厚度下，弹性薄膜可以在外加压强的作用下发生弹性形变。

本发明提供的微流控芯片模具，其特征在于，所述的微流体通道及流体进口是通过现有的微加工技术加工在基底层上，基底层的材料可以是金属、玻璃、硅、高分子聚合物等。所述的微加工技术包括激光刻蚀、干法刻蚀、CNC雕刻、湿法刻蚀等。

本发明提供的微流控芯片模具，其特征在于，所述的弹性薄膜层被紧密键合于芯片浇铸槽和微流体通道结构之间，并且微流体通道的图形是位于浇铸槽范围之内。所述的键合方法可以是热压键合，也可以是溶剂辅助键合。

本发明提供的微流控芯片模具，其特征在于，所述的微流体通道结构为一端封闭，另一端与进口相连接。封闭端由弹性薄膜密封，进口与外界空气相连，使用时将该进口和真空泵或者高压泵导管相连接。

本发明提供的微流控芯片模具，其特征在于，所述的微流控芯片的模具的工作原理是通过进口往微流体通道中的液体或气体施加一定压强，促使弹性薄膜的局部形成凸起或者凹槽结构，该结构可作为微流控芯片的模具。所述的压强范围为-1MPa～2MPa，在芯片浇铸成型的过程中，该压强保持不变。

本发明提供的微流控芯片模具，其特征在于，对于确定的微通道形状设计，通过调节不同的压强，可以获得不同高度或形状的模具结构。例如对于同一个微通道结构，调节较大的正压，则获得较高的凸起结构；调节较小的正压，则获得较低的凸起结构；调节一定的负压，则获得一定深度的凹槽结构。

本发明提供的微流控芯片模具，其特征在于，所述的微流控芯片模具制作及使用十分简便，适用于聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、光刻胶等材料的微流控芯片快速加工。

附图说明

图1.本发明实施例1提供的一种微流控芯片模具的结构示意图。其中，A为芯片浇铸槽；B为弹性薄膜；C为微流体通道；D为进口。

图2.本发明实施例2提供的一种阵列式微流控芯片模具的结构示意图，其中其中，a为芯片浇铸槽；b为弹性薄膜；c1、c2、c3为并行的三条微流体通道；d为进口。

图3.本发明实施例1中的微流控芯片模具应用中的结构示意图，其中图(1)中E为施加正压强0.5MPa后所形成的微凸起结构；图(2)中F为施加正压强1.0MPa后所形成的微凸起结构；图(3)中E为施加负压强-0.5MPa后所形成的微凹槽结构。

具体实施方案

下面的实施例将结合说明书附图对本发明予以进一步的说明。

实施例1一种微流控芯片模具