[发明专利]一种基于激光重铸物微导能筋的超声封合方法

说明书

本发明提供一种基于激光重铸物微导能筋的超声封合方法，属于热塑性聚合物微流控芯片超声封合技术领域。在激光加工热塑性聚合物微流控芯片时会在加工出的沟槽边缘产生微凸起结构，利用该结构来进行超声封合的方法。首先利用热压或注塑的方法在热塑性聚合物基片上制备出所需的微通道结构；然后将该基片与激光头进行定位；接着，沿需要封合的微结构外围进行激光加工，形成重铸物微导能筋；最后，将该基片与相应的盖片放置在超声封合设备中进行超声封合。本发明工艺简单灵活，封合质量高，封合后的微流控芯片可应用于药物筛选及疾病即时检测等领域。

技术领域

本发明属于热塑性聚合物微流控芯片超声封合技术领域，具体涉及一种基于激光重铸物微导能筋的超声封合方法。

背景技术

以微流控技术为基础的微流控芯片，自从20世纪90年代初被提出后，便受到了越来越多的关注。微流控芯片可以将生化分析中的混合，浓缩，稀释及分离等操作集成到数平方厘米大小的芯片上。具有体积小、集成化及自动化程度高、分析效率及精度高、试样和试剂消耗量少等优点。现已在水污染监测、药物筛选、细胞控制分选及疾病即时检测等领域得到了广泛应用。热塑性聚合物材料由于其成本低，易于成型，易于实现批量化生产等优势，已经渐渐成为制造微流控芯片的主要材料。

热塑性聚合物微流控芯片一般由至少两层结构组成，因此芯片的封合是其制造过程中不可或缺的一步。现在最常用的热塑性聚合物微流控芯片封合方法是热封合及胶贴封合。其中，热封合所需温度高，容易造成芯片中的生物试剂失活。而且热封合效率低，封合时间超过20分钟。不仅如此，由于在热封合过程中要施加较高的温度及压力，所以芯片微通道极易被压缩变形。胶贴封合在室温下就可以操作，但是所用胶膜容易与芯片中的生物试剂产生生物兼容性问题。并且胶膜容易阻塞芯片微通道。

相比之下超声封合具有一定优势。首先超声封合时超声能量集中在被称之为导能筋的微凸起上。由于导能筋离微通道有一定距离，因此产生的热量不会对微通道内的生物试剂产生影响。其次，由于超声封合中不需要其他中间介质，因此不会产生生物兼容性及中间介质阻塞微通道的问题。最后，超声封合效率高，一分钟内便可完成对微流控芯片的封合。并且超声封合强度高，可以达到热塑性聚合物本身的材料强度，这对于需要高压工作环境的微流控芯片有重要意义。

然而，现阶段的超声封合技术仍存在一些问题。其中最突出的问题是超声封合精度不高。造成这一问题的原因是在超声封合时导能筋在超声能量作用下会发生熔融流动，熔融的导能筋容易流入微通道造成阻塞，或者在封合界面上留下空隙从而造成试剂泄漏。现在大多数的解决方法是在导能筋旁设计制造特殊的熔池结构，从而使熔融的导能筋流入到熔池结构中。但是在微尺度下，导能筋及熔池设计制造复杂，并且需要根据不同的微流控芯片结构进行定制。本发明提出的一种基于激光重铸物微导能筋的超声封合方法可以解决这一问题，对于微流控芯片高精度超声封合具有重要意义。

技术方案

本发明的目的在于解决微尺度下导能筋及熔池结构设计制造困难，熔融导能筋流动不易控制的问题。

本发明的技术方案：

一种基于激光重铸物微导能筋的超声封合方法，步骤如下：

(1)根据需求设计制造微流控芯片，该微流控芯片由盖片1和基片4组成；

(2)将基片4与激光头进行定位，首先，在激光加工平台上固定热塑性聚合物平板作为对准平面，其面积大于待封合微流控芯片的面积；接着，将步骤(1)设计的微流控芯片基片结构导入到激光加工系统中，根据微流控芯片基片结构进行一次激光扫描，将该微流控芯片基片结构复制到对准平面上；最后，将步骤(1)中获得的微流控芯片基片结构与对准平面上经复制得到的图形进行对准，直到二者完全重合为止；以此时的激光头坐标作为基准坐标，并在以后的操作步骤中保持该坐标及微流控芯片基片位置不变；