[发明专利]一种基于三维打印的快速制作微流道的方法

说明书

本发明属于微流道制作技术领域，公开一种基于三维打印快速制作微流道的方法。该方法包括以下具体步骤：S1.利用计算机辅助软件设计出流道的形状，并保存为STL模型；S2.利用切片软件将STL模型转化成三维打印机的打印路径轨迹；S3.按设计轨迹，利用三维打印将PVA水溶性材料打印在打印基板上，制得流道掩模；S4.取下打印基板，在其上浇筑胶水后静置；S5.清洗：待胶水固化后，将整体置入水中超声清洗，使PVA溶解，制得微流道。本发明利用水溶性三维打印材料，通过三维打印技术制作所需微流道掩膜，利用胶水对其进行封装。该方法不需要刻蚀等化学方法，具有灵活性高、成本低、封装效果好等优点。

技术领域

本发明属于微流道制作技术领域，更具体地，涉及一种基于三维打印的快速制作微流道的方法。

背景技术

微流体芯片的研究与应用中，首先是微流体芯片的制作，即在石英、玻璃、有机聚合物等材料上加工出各种布局的微流道，再经过加盖片、键合，从而制得芯片。尽管以硅和玻璃为基片的微流体芯片的加工制造逐渐成熟，但目前受到广泛关注的更具有优越性的高聚物有机基材微流体芯片制造处于探索开发阶段。微流体芯片目前推广应用的主要障碍在于芯片的制作成本过高。玻璃制作的微流体芯片，其制作工艺涉及光刻、刻蚀、键合等多项技术，制作成本高，不易于实现批量化生产。聚合物芯片由于易批量生产、低成本，有望替代玻璃和石英芯片进入市场。但目前各研究单位大多采用手工制作聚合物芯片，成本较高，同时芯片的封装工艺不稳定，制作出的微流体芯片一致性较差，难以满足市场的推广应用。

随着现代生物医学工程技术的发展，微流体芯片和芯片实验室受到了越来越广泛的关注。由于该领域各类生物分析的需求十分繁杂，微流体芯片和芯片实验室的定制化设计与制造的重要性愈发凸显。而这种定制化设计制造的复杂性高，已成为微流体芯片推广应用的瓶颈，因而随着三维打印技术的发展，采用三维打印制造微流道及微控芯片越来越可行与方便。

相近似的实现方案：中国专利CN201410112659.6公开了基于3D打印的三维微流控芯片的加工方法及打印装置，其利用糖浆为材料，打印出微流道实体后封装溶解形成微流道。但其需要专门的设计的喷头，并配备高压气来实现材料的挤出，并且熔融的糖浆难以在基板上沉积出精确的轨迹，尤其是在流道的转角处。

目前，用于制作微流体芯片的微加工技术大多继承自半导体工业，其加工过程工序繁多，且依赖于价格高昂的先进设备。在微流体芯片的制作中常用的加工方法包括：硅/聚合物表面微加工、软印、压印、注射成型、激光烧蚀等。这些加工过程都需要在超净间内完成，工序复杂，需占用大量空间，且需要富有经验的设计和加工人员。

近年来，随着三维打印技术的兴起，越来越多的研究者尝试采用三维打印技术直接打印制作微流体芯片，或者打印出可以使用PDMS倒模的微流控芯片的模具。目前发展较快和较为常见的三维打印微流体芯片技术，包括微立体光刻技术、熔融沉积成型技术以及三维喷墨打印技术。但是，目前微粒体光刻技术和三维喷墨打印技术的成本较高，而熔融沉积成型技术直接打印出的微流道的精度不高；且采用PDMS进行倒模的工艺比较复杂，一直面临着封装的难题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明目的在于提供一种基于三维打印的快速制作微流道的方法。

本发明的另一目的在于提供上述方法制备的微流道。

本发明的再一目的在于提供上述微流道的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种基于三维打印的快速制作微流道的方法，包括以下具体步骤：

S1.设计流道：利用计算机辅助软件设计出流道的形状，并保存为STL模型；

S2.生成打印轨迹：利用切片软件将STL模型转化成三维打印机的打印路径轨迹；