CN103127971B - 一种微流控管道及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微流控管道，包括：底板；薄片状材料，具有弯折变型部分，该薄片状材料粘合到所述底板上，使该薄片状材料的弯折变型部分与所述底板围成封闭的管道。本发明还提供一种微流控管道的制造方法。

Description

一种微流控管道及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于微流控芯片的微流控管道及其制备方法。

背景技术

微流控芯片技术是在微管道中控制气体和流体的技术。管道的尺寸分布可以从微米到毫米，微流控技术已经广泛应用于生物化学分析中。

常规的微流控芯片中微管道的制备方法有很多种：

1.通过光刻制备模板，再使用热塑性聚合物进行翻模得到表面具有微管道的芯片；

2.使用机械加工对聚合物板进行钻刻；

3.使用化学方法进行刻蚀，得到表面具有微管道的玻璃和硅片等。

其中方法1中的光刻方法制备精度可以达到10微米，但是需要在超净间中操作，并且需要光刻胶和光刻机等昂贵的设备。方法2中的机械加工的方法需要精确控制的机械加工中心，仪器复杂。方法3中的化学刻蚀的方法需要使用腐蚀性很强的液体，对人体伤害大，并且腐蚀速度慢，腐蚀能力有限，无法精确控制。

另外，以上的常规芯片制备方法都是在特定材料的表面进行微加工(如聚合物，玻璃，硅片)，过程复杂，需要专业操作人员。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种微流控管道的制备方法，制备过程简单，无需复杂、昂贵的设备，且无需对人体伤害的腐蚀物质，不需要专业人员也可以操作。

本发明提供一种微流控管道，包括：

底板；

薄片状材料，具有弯折变型部分，该薄片状材料粘合到所述底板上，使该薄片状材料的弯折变型部分与所述底板围成封闭的管道。

根据本发明提供的微流控管道，其中所述薄片状材料是通过折叠或压印而弯折变型的。

根据本发明提供的微流控管道，其中所述薄片状材料为透明胶带、双面胶、表面具有防水薄膜的纸张、包裹有明胶的聚乙烯无纺布薄膜、蜡纸、聚四氟乙烯薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、金属薄膜或聚合物薄膜。

根据本发明提供的微流控管道，其中当采用折叠的方式时，所述薄片状材料为可折叠的材料，以及当采用压印的方式时，所述薄片状材料为能够被压印成型的材料。

根据本发明提供的微流控管道，其中所述微流控管道的截面为三角形、正方形、圆形、半圆形、梯形、倒梯形或长方形。

根据本发明提供的微流控管道，其中所述底板的材料为聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、玻璃、聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅片或聚乙烯。

本发明还提供一种制造上述微流控管道的方法，包括：

1)使薄片状材料弯折变型；

2)将该薄片状材料粘合到底板上，并使该薄片状材料的弯折变型部分与所述底板围成封闭的管道。

根据本发明提供的制造方法，其中步骤1)包括：通过折叠或压印使薄片状材料弯折变型。

根据本发明提供的制造方法，其中所述薄片状材料具有粘性，步骤1)包括将该具有粘性的薄片状材料粘贴到保护层上，使该薄片状材料弯折变型后，再将保护层撕去。

本发明提供的微流控管道，制备方法简单，并且将之前无法方便加工成微流控管道的金属，胶带，纸等材质也加工形成微管道，与常规方法相比还可以使用更少的芯片材料。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为根据本发明的实施例1的微流控管道的结构示意图；

图2为根据本发明的实施例1的微流控管道中的透明胶带的折痕的示意图；

图3为根据本发明的实施例1的微流控管道的带有折痕的透明胶带的结构示意图；

图4为根据本发明的实施例4的微流控管道的截面示意图；

图5为根据本发明的实施例5的微流控管道的截面示意图；

图6为根据本发明的实施例6的微流控管道制造方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明将弯折变型后的薄片状材料与底板相结合，使薄片状材料的弯折变型部分与底板之间围成封闭的微流控管道。例如可通过折叠、压印等方式使薄片状材料弯折。该薄片状材料例如包括聚合物薄膜、胶带、金属薄膜、纸等。

实施例1

本实施例提供了一种微流控管道，如图1所示，包括：

聚二甲基硅氧烷底板2；

透明胶带1(型号为ScotchTransparentTape600)，具有多条折痕，且沿折痕处凸起成三角形，该透明胶带粘结到聚二甲基硅氧烷底板上，且凸起的三角形与聚二甲基硅氧烷底板形成封闭的微流控管道，该微流控管道的截面为等边三角形，边长为1mm。

本实施例提供的微流控管道可通过如下方法制备：

1)将透明胶带(型号为ScotchTransparentTape600)平整粘贴在PE材质的保鲜膜上；

2)按如下尺寸折出如图2所示的折痕：每三条折痕为一组，每组折痕中，三条折痕之间的间距为1mm，各组折痕的中间折痕之间的间距为5mm；

3)将保鲜膜撕下，将带有折痕的透明胶带粘贴在聚二甲基硅氧烷底板上，并且使透明胶带沿每组折痕凸起成正三角形，形成如图3所示的结构，使凸起的三角形与聚二甲基硅氧烷底板形成封闭的微流控管道，该微流控管道的截面为边长为1mm的正三角形。

可使用本实施例提供的微流控管道进行免疫分析。首先，从管道一端通入抗原gp41溶液，直至充满整个管道，15分钟以后，吸干抗原gp41溶液，而抗原蛋白会吸附在聚二甲基硅氧烷底板上，形成抗原条带。然后从管道一端通入2％的BSA稀释的兔抗gp41抗体溶液，直至充满整个管道，15分钟以后，吸干兔抗gp41抗体溶液，此时兔抗gp41抗体溶液的抗体会和已经固定的抗原条带完成免疫反应，从而被固定在底板上。标记管道区域，然后将透明胶带揭去，在同一管道区域换上另一具有折痕的透明胶带，该透明胶带所形成的三角形微流控管道与原来的微流控管道垂直，在该管道中通入AP酶标记的羊抗兔的二抗溶液，直至充满整个管道，15分钟以后，吸干溶液。此时AP标记的羊抗兔二抗与兔抗gp41抗体结合，使用AP酶显色底物(BCIP/NBT混合溶液)显色，在管道交叉区域出现明显紫色显色方块，表示兔抗gp41抗体可以与抗原gp41结合，对于兔抗gp41抗体检测的灵敏度可以达到10ng/ml。

其中透明胶带的胶不会对蛋白质、脱氧核苷酸等的分析产生影响。

根据本发明的其他实施例提供的微流控管道，其中透明胶带不局限与上述型号，也可以为其他种类的胶带，如北极熊PP-026Y等。

根据本发明的其他实施例提供的微流控管道的制备方法，其中也可以用其他能够脱离透明胶带并保持透明胶带的粘性的薄膜替代保鲜膜，如蜡纸等。

实施例2

本实施例提供了一种微流控管道，包括：

聚四氟乙烯底板；

双面胶(3M665ScotchDoubleSidedTape)，具有多条折痕，且沿折痕处凸起成三角形，该双面胶粘结到聚四氟乙烯底板上，且凸起的三角形与聚四氟乙烯底板形成封闭的微流控管道，该微流控管道的截面为等腰三角形，腰长为1mm，底边长为0.5mm。

本实施例提供的微流控管道可通过如下方法制备：

1)将背面带有保护层的双面胶(3M665ScotchDoubleSidedTape)平整粘贴在蜡纸上；

2)按如下尺寸折出折痕：每三条折痕为一组，每组折痕中，三条折痕之间的间距为1mm，各组折痕的中间折痕之间的间距为3mm；

3)将双面胶背面的保护层撕下，将带有折痕的双面胶粘贴在聚四氟乙烯底板上，并且使双面胶沿每组折痕凸起成正三角形，使凸起的三角形与底板形成封闭的微流控管道，该微流控管道的截面为等腰三角形，腰长1mm，底边长为0.5mm。

实施例3

本实施例提供了一种微流控管道，包括：

玻璃底板；

表面具有聚乙烯防水薄膜的纸张，具有多条折痕，且沿折痕处凸起成正方形，该纸张粘结到玻璃底板上，且凸起的正方形与玻璃底板形成封闭的微流控管道，该微流控管道的截面为如图4所示的正方形，边长为1mm。

本实施例提供的微流控管道可通过如下方法制备：

1)将纸张的一个表面刷上一层聚乙烯溶液并且干透，从而在纸张表面形成一层防水的薄膜；

2)按如下尺寸折出折痕：每四条折痕为一组，每组折痕中，四条折痕之间的间距为1mm，各组折痕的最右边折痕之间的间距为5mm；

3)用双面胶将带有折痕的纸张粘贴在玻璃底板上，并且使纸张沿每组折痕凸起成正方形，使凸起的正方形与底板形成封闭的微流控管道，该微流控管道的截面为边长1mm的正方形。

实施例4

本实施例提供了一种微流控管道，包括：

聚碳酸酯底板；

包裹有明胶的聚乙烯无纺布薄膜，具有多条折痕，且沿折痕处凸起成长方形，该聚乙烯无纺布薄膜粘结到聚碳酸酯底板上，且凸起的长方形与聚碳酸酯底板形成封闭的微流控管道，该微流控管道的截面为长方形，边长为1×0.5mm。

本实施例提供的微流控管道可通过如下方法制备：

1)将聚乙烯无纺布泡入明胶溶液并且取出等其干透，使无纺布形成可折叠的具有一定力学强度的无纺布薄膜；

2)按如下尺寸折出折痕：每四条折痕为一组，每组折痕中，第一、第二条折痕之间的间距为0.5mm，第二、第三条折痕之间的间距为1mm，第三和第四条折痕之间的间距为0.5mm，各组折痕的最右边折痕之间的间距为5mm；

3)用胶水将带有折痕的无纺布薄膜粘贴在聚碳酸酯底板上，并且使无纺布薄膜沿每组折痕凸起成长方形，使凸起的长方形与底板形成封闭的微流控管道，该微流控管道的截面为边长为1×0.5mm的长方形。

实施例5

本实施例提供了一种微流控管道，包括：

聚苯乙烯底板；

蜡纸，具有多条折痕，且沿折痕处凸起成如图5所示的梯形，该蜡纸粘结到聚碳酸酯底板上，且凸起的梯形与聚苯乙烯底板形成封闭的微流控管道，该微流控管道的截面为梯形，上底为1mm、下底为1.5mm，两腰长为1mm。

本实施例提供的微流控管道可通过如下方法制备：

1)将蜡纸按如下尺寸折出折痕：每四条折痕为一组，每组折痕中，四条折痕之间的间距为1mm，各组折痕的最右边折痕之间的间距为5mm；

2)用双面胶将带有折痕的蜡纸粘贴在聚苯乙烯底板上，并且使蜡纸沿每组折痕凸起成梯形，使凸起的梯形与底板形成封闭的微流控管道，该微流控管道的截面为梯形，该梯形的上底为1mm、下底为1.5mm，两腰长为1mm。

根据本发明的任一其他实施例，其中底板的材料不限于上述材料，还可以为其他本领域技术人员已知的其他用于微流控芯片的材料，如硅片、聚乙烯等。

根据本发明的任一其他实施例，其中薄片状材料也不限于上述材料，还可以为铝箔等金属薄膜，也可以为聚合物薄膜等其他可折叠的材料。

根据本发明的任一其他实施例，其中薄片状材料的凸起形状不限于上述的正三角形、正方形、长方形、梯形，也可以为圆形、半圆形、倒梯形等其他形状。

根据本发明的任一其他实施例，其中微流控管道的尺寸也不限于上述尺寸，只要是能够形成微流控效应的尺寸均可。

实施例6

本实施例提供了一种微流控管道，包括：

聚二甲基硅氧烷底板；

聚四氟乙烯薄膜，具有被钢印压印出的截面为正三角形的管道形凹陷，该聚四氟乙烯薄膜粘结到聚二甲基硅氧烷底板上，正三角形的管道形凹陷与底板围成封闭的微流控管道，该管道的截面为边长1mm的正三角形。

本实施例提供的微流控管道可通过如下方法制备：

1)将聚四氟乙烯薄膜放置到另外的聚四氟乙烯多层薄膜上，如图6所示，用具有凸出、截面为正三角形(边长为1mm)的条状凸起的钢印3对聚四氟乙烯薄膜4进行压印，从而在聚四氟乙烯薄膜中形成截面为正三角形的管道形凹陷；

2)用双面胶将聚四氟乙烯薄膜粘贴在聚二甲基硅氧烷底板上，并且使聚四氟乙烯薄膜的管道形凹陷与底板围成封闭的微流控管道，该微流控管道的截面为边长1mm的正三角形。

实施例7

本实施例提供了一种微流控管道，包括：

聚二甲基硅氧烷底板；

聚偏氟乙烯薄膜，具有被钢印压印出的截面为正方形的管道形凹陷，该聚偏氟乙烯薄膜粘结到聚二甲基硅氧烷底板上，正三角形的管道形凹陷与底板围成封闭的微流控管道，该管道的截面为边长1mm的正方形。

本实施例提供的微流控管道可通过如下方法制备：

1)将聚偏氟乙烯薄膜放置到另外的聚四氟乙烯多层薄膜上，用具有凸出、截面为正方形(边长为1mm)的条状凸起的钢印对聚偏氟乙烯薄膜进行压印，从而在聚偏氟乙烯薄膜中形成截面为正方形的管道形凹陷；

2)用托马斯胶水将聚偏氟乙烯薄膜粘贴在聚二甲基硅氧烷底板上，并且使聚偏氟乙烯薄膜的管道形凹陷与底板围成封闭的微流控管道，该微流控管道的截面为边长1mm的正方形。

根据本发明的任一其他实施例，其中底板的材料不限于上述材料，还可以为其他本领域技术人员已知的其他用于微流控芯片的材料，如硅片、聚乙烯等。

根据本发明的任一其他实施例，其中薄片状材料也不限于上述材料，还可以为铝箔等金属薄膜，也可以为聚合物薄膜等其他能够被压印成型的材料。

根据本发明的任一其他实施例，其中薄片状材料的被压印出来的管道的截面形状不限于上述的正三角形、正方形，也可以为圆形、半圆形、倒梯形、长方形等其他形状。

根据本发明的任一其他实施例，其中微流控管道的尺寸也不限于上述尺寸，只要是能够形成微流控效应的尺寸均可。

根据本发明的任一其他实施例，其中所述薄片状材料本身具有粘性，在制造微流控管道时，将该具有粘性的薄片状材料粘贴到保护层上，使该薄片状材料弯折变型后，再将保护层撕去，然后粘合到底板上。

根据本发明的任一其他实施例，其中所述薄片状材料本身可以不具有粘性，通过在材料表面涂抹胶水和树脂等材料使薄片状材料粘贴到底板上围成封闭的管道。

本发明提供了一种加工微流控管道的简单方法，将一些需要使用刻蚀等复杂方法来实现的微管道用简单的方法进行。常规方法在体相材料表面使用刻蚀、轰击等方法形成沟槽，需要使用物理化学方法破坏材料表面，为了形成大小一定的结构，需要使用具有一定结构的模板来引导和辅助刻蚀，即使是简单的管道结构也需要用类似的方法进行加工。而且，由于某些材料(如聚四氟乙烯)很难进行刻蚀，就很难使用常规方法将这类材料加工成微管道结构。本发明提供的方法使用二维方法进行折叠组装，将二维平面通过折叠形成三维结构，由于二维结构比较容易折叠，即使是很难进行刻蚀的材料也可以通过折叠进行加工，能够方便的形成管道结构。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种微流控管道的制造方法，包括：

1)将具有粘性的薄片状材料粘贴到保护层上，通过折叠或压印使该薄片状材料弯折变型后，再将保护层撕去；

2)将该薄片状材料粘合到底板上，并使该薄片状材料的弯折变型部分与所述底板围成封闭的管道。

2.根据权利要求1所述的微流控管道的制造方法，其中所述薄片状材料为透明胶带或双面胶。

3.根据权利要求1所述的微流控管道的制造方法，其中当采用折叠的方式时，所述薄片状材料为可折叠的材料，以及当采用压印的方式时，所述薄片状材料为能够被压印成型的材料。

4.根据权利要求1所述的微流控管道的制造方法，其中所述微流控管道的截面为三角形、正方形、圆形、半圆形、梯形、倒梯形或长方形。

5.根据权利要求1所述的微流控管道的制造方法，其中所述底板的材料为聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、玻璃、聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅片或聚乙烯。

6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的方法制备的微流控管道。