[发明专利]一种用于微流控芯片PDMS材料的打孔装置

说明书

本发明公开了一种用于微流控芯片PDMS材料的打孔装置，属于微流控芯片加工制造领域，该装置由定位机构、打孔机构和排屑机构三部分组成，所述定位机构用以确定芯片的打孔位置；所述打孔机构用以保证打孔针头保持竖直并完成打孔；排屑机构用以保证打孔结束后，对残留在打孔针头里的碎屑进行清理；本设计可以同时实现准确定位、竖直打孔、自动排屑等功能，同时结构简单可靠，加工成本低，可以有效提高微流控芯片的加工效率，该打孔器可以广泛应用于微流控芯片制造的打孔过程，特别针对软质高分子聚合物聚二甲基硅氧烷醇(PDMS)和其他软质材料的打孔需求，可以有效改善打孔质量，提高打孔效率，为发展微流控技术做出贡献。

技术领域

本发明涉及一种应用于微流控芯片加工过程中的打孔装置，属于微流控芯片加工制造领域。

背景技术

微流控技术是指微米级机构中操控纳升至皮升体积实现流体流动、传热、化学反应的技术与科学，广泛应用于生物芯片、化工医药、能源、航空航天等领域，微流控技术同时具有生成速率快、反应时间短、混合充分、无交叉污染等特点，属于21世纪新兴技术，近年来国内外发展较快，并得到应用。微流控核心技术内容包括：微通道结构的设计与制造、微纳尺度流体的驱动与控制、微流器件及系统的集成与封装。本发明装置主要应用微通道设计及制造过程中的打孔环节，目前微通道制造材料以单晶硅、玻璃和高分子聚合物为主，近年来以高分子聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料加工微通道的方式成为微流控芯片制造的主要方式，PDMS作为一种有弹性的透明的高分子聚合物，满足微流控通道成型度高、热稳定性好、光学性能好、生物兼容性等优点，在微流控芯片制备过程中被广泛应用。在微流控芯片加工过程中，将液态的PDMS试剂和固化剂混合后浇注在刻有微通道硅板凸模上，然后待其固化后取下，在其一侧表面形成凹陷下去的微通道，然后将微通道粘在光滑的玻璃板或者硅胶板上，形成中间密封的微通道，然后在微通道的进出口位置打孔，然后插入细小的管子，实现对微通道内流体的通入和流出。目前现有的微流控芯片打孔技术主要采用注射器式打孔器手动打孔，注射器式打孔器形状类似于医用注射器但没有内部活塞杆，外筒底部有个金属针头，打孔时操作者手握打孔器，根据打孔经验目视确定打孔位置，然后手动将打孔器针头扎入PDMS芯片上，然后慢慢拔出，完成打孔过程。该打孔方式的缺点：

1.打孔位置定位不准确。微流控芯片需要在特定通道进出口处打孔，该打孔方式要求操作者通过目视定位打孔，由于芯片透明且有一定的厚度，加上光路折射会导致定位不准确，形成偏孔、废孔致使打孔失败。

2.打孔通道偏斜。芯片一般厚度为2-8mm，该方式打孔时需要操作者手握打孔器，然后保持打孔器针头与芯片垂直，然后下压扎入芯片完成打孔，但是由于需要人工保持垂直度，下压过程的手腕或者芯片的抖动都会导致打孔偏斜，致使打孔失败。

3.排屑困难。该针扎式打孔完成后，打孔所切割下来的碎屑会残留在打孔器针头内，如果不及时清理，会导致下次打孔时扎孔不锋利，扎孔困难，排屑时多采用更细小的铁丝进行疏通，这种疏通方式较为麻烦。

但该打孔器的优势在于结构简单。

在结合现有打孔技术的优缺点的技术上，本发明设计了一种打孔器，本设计可以同时实现准确定位、竖直打孔、自动排屑等功能，同时结构简单可靠，加工成本低，可以有效提高微流控芯片的加工效率，具有一定的科研和应用价值。

发明内容

本发明主要针对以上打孔过程中存在打孔定位不准确、打孔偏斜、排屑困难等困难设计了该打孔器，该打孔器可以广泛应用于微流控芯片制造的打孔过程，特别针对软质高分子聚合物聚二甲基硅氧烷醇 PDMS和其他软质材料的打孔需求，可以有效改善打孔质量，提高打孔效率，为发展微流控技术做出贡献。