CN107774348A - 一种模块化微流控芯片的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微流控芯片，具体的说是一种模块化微流控芯片的制作方法。采用标准的光刻蚀与液体模具注塑相结合的方式，一步成型形成模块接口。本发明模块间的衔接部分以圆形通道取代常规的矩形通道，大大降低了漏液的风险。因此，该方法不仅简化了模块接口的制作流程，而且提高了模块化微流控芯片运行的稳定性和可靠性。该方法的建立将为微流控芯片的模块化生产以及规模化集成开辟新的途径。

Description

一种模块化微流控芯片的制作方法
技术领域
本发明涉及微流控芯片，具体的说是一种模块化微流控芯片的制作方法。
背景技术
高度集成的微流控芯片是由一些基本的功能单元组成。如何将不同的基本功能单元集成在微流控芯片上，目前主要采用两种模式：一体式和模块式。一体式，顾名思义就是将诸多功能完全集成在一块芯片上，这是目前比较主流的方法。例如，Motorola公司研制了高度集成的核酸杂交分析芯片。一体模式的优势在于操作简便，快速分析，特别适合于即时和现场检测。但是芯片制作一般比较复杂，并且如果芯片局部发生问题如微通道的堵塞整块芯片都需要被替换。模块式，可以简单地理解为将一个复杂的多功能体系分成若干功能模块(即将各种功能单元整合于不同芯片上)，之后再将这些模块(芯片)衔接起来形成完整的体系。它的优势在于：灵活组合，可以通过灵活的变换不同的功能模块的组合以适应不同的应用需求；方便维护，可以替换出现问题的模块而不影响整体；规模集成，可以降低制作难度和生产成本，有利于构建复杂的多功能体系。基于这些优势，模块化方式可以被认为是实现高度集成构建复杂体系的最佳策略。
微流控芯片模块化的设计理念在于合理的分解和可靠的组装，而后者尤为重要。因此，制作模块间标准化的接口是芯片模块化的关键环节。Burns研究小组提出了一种直接拼接的方法。他们利用冰格式的模具制作聚二甲基硅氧烷芯片模块。由于每个模块上都有类似榫卯的结构，不同模块可以直接拼接在一起。Yuen研究小组是将不同的模块锚定于同一基板上，利用基板上的流路将模块连接起来。虽然微流控芯片模块化制作方法取得了一些进展，但是相比一体式的集成，微流控芯片的模块化制作总体来说仅停留在方法摸索阶段，特别是制作方法比较繁琐复杂，难以推广应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种模块化微流控芯片的制作方法。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
一种模块化微流控芯片的制作方法，采用标准的光刻蚀与液体模具注塑相结合的方式，一步成型形成模块接口。
具体：首先利用光刻蚀方式刻蚀模板，刻蚀后将模板疏水化处理，在模块接口处滴加水性溶液作为液体模具用于制作接口的接点；
然后，将毛细管插入水滴中作为接口的连路；而后，浇注聚二甲基硅氧烷，聚合后脱模并移除水滴和毛细管，模块接口处形成具有穹窿形接点和圆形连路；
最后，将其与另一片聚二甲基硅氧烷平板封接，而后将封装好模块通过中空的毛细管连接，形成完整的模块化微流控芯片。
所述芯片模板的材料为玻璃、多聚物、硅或金属。
所述模板疏水化处理的方法为物理吸附或化学偶联。
所述水性溶液为纯水或甘油水溶液，用量为0.2-2μL。
所述插入水滴中毛细管外径为50-800μm。
所述连接封装好模块的中空毛细管内径为20-600μm，外径与插入水滴中毛细管外径一致。
一种模块化微流控芯片，所述模块化微流控芯片由模板和模块接口组成；模块接口由接点和连路组成。
所述接点为呈现近似半球形疏水性水滴，连路内插入毛细管。
本发明所具有的优点：本发明模块化微流控芯片的制作方法将标准的光刻蚀与液体模具注塑技术相结合，克服了常规多步刻蚀的局限，实现模块接口一步成型。此外，模块间的衔接部分以圆形通道取代常规的矩形通道，大大降低了漏液的风险。因此，该方法不仅简化了模块接口的制作流程，而且提高了模块化微流控芯片运行的稳定性和可靠性。该方法的建立将为微流控芯片的模块化生产以及规模化集成开辟新的途径。
附图说明
图1为本发明实施例提供的模块接口制作流程图；其中，1.光刻蚀技术制作模板；2.模板疏水化处理后，在模块接口处滴加水性溶液作为液体模具，用于制作接口的接点，将毛细管插入水滴中，用于制作接口的连路。3.浇注聚二甲基硅氧烷并热聚合；4.脱模并移除水滴和毛细管，模块接口处形成具有穹窿形接点和圆形连路。
图2为本发明实施例提供的模块化微流控液滴芯片；其中，1.液滴发生模块；2.液滴捕获模块；3.动力模块。
图3为本发明实施例提供的模块化微流控芯片用于单细胞分离；其中图a,1.进样模块；2.单细胞分离模块；3.及动力模块；图b,单细胞分离。图中箭头所示为单个微拟球藻细胞。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
本发明将标准的光刻蚀与液体模具注塑技术相结合，克服了常规多步刻蚀的局限，实现模块接口一步成型。此外，模块间的衔接部分以圆形通道取代常规的矩形通道，大大降低了漏液的风险。因此，该方法不仅简化了模块接口的制作流程，而且提高了模块化微流控芯片运行的稳定性和可靠性。该方法的建立将为微流控芯片的模块化生产以及规模化集成开辟新的途径。
实施例1
本实施例中模块化液滴微流控芯片是由液滴发生模块、液滴捕获模块、和动力模块组成。每个模块按照现有技术都是独立制作。制作的方法如图1所示。
首先，在硅片上利用光刻蚀技术制作Su-8模板。之后将模板用二氯二甲烷处理使之疏水化，在模板上接口处滴加纯水，由于模板的疏水滴呈现近似半球形，可作为液体模具，用于制作接口的接点。
然后，将毛细管(外径：375μm)插入水滴中，用于制作接口的连路。之后，浇注聚二甲基硅氧烷，80℃烘箱聚合2h。脱模并移除水滴和毛细管，模块接口处形成具有穹窿形接点和圆形连路。
最后，将其与另一片聚二甲基硅氧烷平板等离子处理并封接在一起。制作完成的液滴发生模块、液滴捕获模块、和动力模块通过中空的毛细管(外径：375μm；内径：375μm)连接形成完整的微流控液滴芯片。如图2所示，液滴可以在模块间平稳转运，在传送中没有发生泄漏和液滴的破碎和融合。
实施例2
应用本发明提出的模块化微流控芯片的方法实现单细胞分离。单细胞分离芯片包含了3个独立的模块分别为进样模块、单细胞分离模块以及动力模块(见图3a)，其具体制作方法参见实施例1。首先，将微拟球藻细胞溶液(2x106个/ml)加载于进样模块，在动力模块的驱动下细胞溶液从进样模块转移到单细胞分离模块，细胞会随机分布于分离模块的微井中。然后，在进样模块中的细胞溶液切换为油相溶液(矿物油)，其进入分离模块后洗脱微井以外的细胞溶液，而捕获于微井中的细胞被保留，从而实现单细胞分离。

Claims (9)

1.一种模块化微流控芯片的制作方法，其特征在于：采用标准的光刻蚀与液体模具注塑相结合的方式，一步成型形成模块接口。
2.按权利要求1所述的模块化微流控芯片的制作方法，其特征在于：首先利用光刻蚀方式刻蚀模板，刻蚀后将模板疏水化处理，在模块接口处滴加水性溶液作为液体模具用于制作接口的接点；
然后，将毛细管插入水滴中作为接口的连路；而后，浇注聚二甲基硅氧烷，聚合后脱模并移除水滴和毛细管，模块接口处形成具有穹窿形接点和圆形连路；
最后，将其与另一片聚二甲基硅氧烷平板封接，而后将封装好模块通过中空的毛细管连接，形成完整的模块化微流控芯片。
3.按权利要求2所述的模块化微流控芯片的制作方法，其特征在于：所述芯片模板的材料为玻璃、多聚物、硅或金属。
4.按权利要求2所述的模块化微流控芯片的制作方法，其特征在于：所述模板疏水化处理的方法为物理吸附或化学偶联。
5.按权利要求2所述的模块化微流控芯片的制作方法，其特征在于：所述水性溶液为纯水或甘油水溶液，用量为0.2-2μL。
6.按权利要求2所述的模块化微流控芯片的制作方法，其特征在于：所述插入水滴中毛细管外径为50-800μm。
7.按权利要求2所述的模块化微流控芯片的制作方法，其特征在于：所述连接封装好模块的中空毛细管内径为20-600μm，外径与插入水滴中毛细管外径一致。
8.一种由权利要求1制备获得模块化微流控芯片，其特征在于：所述模块化微流控芯片由模板和模块接口组成；模块接口由接点和连路组成。
9.按权利要求8所述的模块化微流控芯片，其特征在于：所述接点为呈现近似半球形疏水性水滴，连路内插入毛细管。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020134907A1 (en) * 2001-03-26 2002-09-26 The Regents Of The University Of California Polymer-based platform for microfluidic systems
CN101158694A (zh) * 2007-09-21 2008-04-09 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种集成微孔膜的微流控芯片的制备方法
CN103816950A (zh) * 2014-02-21 2014-05-28 国家纳米科学中心 一种微流控芯片的接口结构及其制作方法和应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020134907A1 (en) * 2001-03-26 2002-09-26 The Regents Of The University Of California Polymer-based platform for microfluidic systems
CN101158694A (zh) * 2007-09-21 2008-04-09 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种集成微孔膜的微流控芯片的制备方法
CN103816950A (zh) * 2014-02-21 2014-05-28 国家纳米科学中心 一种微流控芯片的接口结构及其制作方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
叶淋泉等: "基于液滴微流控接口的高效液相色谱-毛细管电泳二维分离平台初探", 《色谱》 *
贾月飞等: "基于微丝的PDMS微流动通道制作技术", 《科学通报》 *

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