[发明专利]一种微流控芯片及其制备方法

说明书

本发明涉及微流控芯片及其制备方法，包括：芯片层及玻璃片，设置在所述芯片层内同一层的通液通道、凸出部、弹性墙及气动通道，所述气动通道的末端连通凸出部，所述弹性墙设置在凸出部的底端及通液通道的一侧边之间，所述芯片层还开设有气压入口、液体入口及液体出口，所述气压入口与气动通道的始端连通，所述液体入口及液体出口分别与通液通道的两端连通。本发明公开的微流控芯片及其制备方法，相对现有多层结构的气动微阀门，本方案无需制作多层结构对应的阳模，也无需在键合时针对多层结构进行对准，因此加工工艺大为简化，大幅降低该微流控芯片的加工难度。

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片及其制备方法，属于微流控芯片技术领域。

背景技术

在微流控芯片中，气动微阀门由软材料的压力驱动变形，进而阻塞或释放液体流入微系统。

微流控芯片的技术路线发展的过程中，其中有研究课题组提出“三文治芯片”以在微通道中形成气动微阀门，该芯片从上至下分别为气动层、薄膜墙和液体芯片层的多层芯片结构。这种芯片的气路与液路中间相隔一层薄膜墙并在俯视方向上垂直交叉分布，交叉部分即为微阀门区域。当气动通道施加压力时，可以选择性地压缩和堵塞流体层的通道，从而实现流体运动控制。还有研究课题组提成的另外的柱塞型微阀门，在该阀门系统中，流体入口和出口位于不同的液路层，其中的微通道由有孔层相连。而气动层则能够控制薄膜墙的变形，从而允许或禁止流体流过有孔层。上述两个阀门系统是常开开关的结构。

再有研究课题组开发出“门垫”式微型阀门同样涉及具有液体通道、气动通道的阀门“三明治结构”，该微型阀是常闭阀，即在静止状态下，液体通道被薄膜墙阻塞。在开启阀门时，须在气动网络中施加负压使中间的薄膜向气动层产生形变，因此移除薄膜墙并使流体流过阀门区域。再有开发者开发出“窗帘”式微阀是另一种常闭阀门设计，与门垫设计的微型阀门相反，该阀门上的通道屏障帘阀是一种与膜层而不是芯片层一体化的微结构。在零压力下，膜与阀门平齐并堵塞流道。通过在气动层上抽真空，膜和屏障向上提起并打开流体通道。

上述开发的各类型气动微阀门被广泛应用于微流控PCR、蛋白质分离和细胞分选领域，然而由于芯片由三层结构组成，加工时需要将芯片对准以及二次键合，对于加工的精度与洁净程度要求较高。同时，在加工气动微阀门过程中，由于底层通道面朝上，通道底部的薄薄膜墙不可避免得会有一定厚度(一般大于1mm)，该芯片不利于高倍镜成像与单细胞水平研究。为了使阀门能够完全关闭，多层微阀门中的微通道通常被设计为具有半圆形截面。半圆形通道会产生圆形的液体水结合薄膜墙连结的界面，充当透镜。该透镜会严重扭曲透射光显微镜模式(例如相差场)中的图像。在实践中，唯一可行的细胞成像选项是不需要光源的荧光显微镜，然而，染料以及紫外线灯和过滤器增加了成本，并且信号会随着暴露在光线下的时间推移而减弱。而对于当前的侧向偏转膜微阀门，该设计本质上不是真正的阀门，因为它没有完全密封流道，而是一个流阻器。此外，内部还存在三种侧壁效应通道腔：顶部、底部和侧面，决定了偏转膜的偏转行为，使得与三层膜微型阀相比，该系统更难建模。

综上所述，现有技术下的各类型气动微阀门具有多个不足之处，概括如下：1、多层气动微阀门加工时需要对准，加工制备过程复杂；2、多层微阀门成像受气动层影响，仅适用于荧光显微镜，价格昂贵；3、多层微阀门具有较厚的底面，不利于高倍镜成像；4、目前的微阀门产生形变小，无法完全关闭液体通道；5、目前的微阀门具有不同的侧壁效应，难以建模。针对上述的技术不足，有必要提出新的微流控芯片及制备该芯片的方法。

发明内容

本发明提供一种一种微流控芯片，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。