CN110152748A - 一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法 - Google Patents

一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法。利用光刻技术,实现X切铌酸锂晶片表面的图案化,利用真空蒸镀技术在图案化的微区域蒸镀铁膜,然后利用退火工艺实现微流控芯片的制作。利用聚焦激光光斑微液滴边缘的移动,可实现微液滴的切割。此技术发明弥补了微流控芯片技术中缺少对微液滴切割手段的不足,实现了微液滴的切割路线可调,切割时间可控,整个切割过程可实时观测,这对生物医药和生命科学领域的发展具有重大意义。

Description

一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法
技术领域
本发明涉及微流控芯片的操控领域,具体涉及一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法。
背景技术
微流控芯片技术近年来发展迅速,芯片集成的部件越来越多,且集成规模也越来越大,同时微流控芯片可以处理大量的平行样本,具有通量高、分析速度快、污染小的特点,为材料学、化学、生命科学、生物医学领域的应用提供了一个有力的平台。
尽管已经有了这么多引人注目的发展,但是在微流控领域仍然面临着很多的挑战,对于微液滴的分离手段仍然十分有限,这为微流控技术的应用带来了诸多不便。本发明基于这样的问题现状,发明了一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法,弥补了微流控芯片技术中缺少对微液滴切割手段的不足,实现了微液滴的切割路线可调,切割时间可控,整个切割过程可实时观测,这对微流控芯片技术的发展和应用具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是实现一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法。
本发明所采用的具体技术方案如下:
一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法,所使用的芯片主要制作工艺为利用光刻技术在X切纯铌酸锂晶片上形成一个图案化的微区域,然后在该微区域上通过真空蒸镀技术镀上一层铁膜,在氧气中经过高温退火后,制得微流控芯片。
此芯片的制作材料是高纯度铁丝和X切铌酸锂晶片。在实验室里使用光刻技术在铌酸锂表面上制作图案化的微区域,光刻技术时所用的掩膜版是由我们独立绘制图纸,并交给微流控设备厂家制作的。将显影后的铌酸锂晶片放在真空蒸镀机蒸镀平台上蒸镀铁膜,然后将制得的芯片在氧气环境中进行高温退火,冷却至室温后制得我们所需要的微流控芯片,镀上铁膜的微区域可实现对微液滴的切割。
蒸镀铁膜的质量跟铌酸锂表面洁净度十分密切,因此为保证铁膜与铌酸锂表面牢固接触,我们在进行光刻前,先对铌酸锂用无水乙醇进行超声波清洗,然后再用等离子清洗机进行等离子体清洗。
将绝缘油用移液枪滴在微流控芯片表面上有铁膜的微区域中,使用CCD相机捕获清晰的微液滴物像,打开激光器,适当调节激光器功率,使激光进入物镜聚焦在微流控芯片上。通过计算机程序控制透明三维平移台运动,使聚焦激光光斑照射到微液滴的边缘,通过计算机控制激光扫描的路径,可实现切割时间可控,切割位置可控,切割过程可实时观测的微液滴切割。
与现有技术相比,本发明的优点在于:此技术发明弥补了微流控芯片技术中缺少对微液滴切割手段的不足,实现了微液滴的切割路线可调,切割时间可控,整个切割过程可实时观测。而且此微流控芯片可批量生产,制作简单且成本较低,整个制作流程安全无污染。
附图说明
图1为本发明用于微液滴切割的微流控芯片结构示意图。
图2为用于微流控芯片中微液滴切割的一种实施例(实施例1)的切割过程图。
图3为用于微流控芯片中微液滴切割的一种实施例(实施例2)的切割过程图。
图4为用于微流控芯片中微液滴切割的一种实施例(实施例3)的切割过程图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明
在本发明中用于微液滴切割的微流控芯片结构如图1所示。
我们使用光刻技术,利用光刻胶,掩膜版和紫外曝光箱上进行微流控芯片的制作。光刻主要有旋涂,前烘,曝光,显影,去胶五个工艺组成。为保证铁膜质量,在进行光刻前,先对铌酸锂晶片进行清洗,具体操作为用无水乙醇超声清洗15分钟,并用氮气吹干,然后进行等离子清洗。由于我们需要在特定微区域上蒸镀铁膜,故使用SUN-115P正性光刻胶,使用旋涂机在铌酸锂晶片表面均匀旋涂一层光刻胶。然后在80℃下烘干20min,冷却至室温后进行曝光处理。曝光时所使用的掩膜版是我们使用Auto CAD软件设计,交给微流控设备厂家制作的。通过曝光将掩膜版上的微流控芯片设计图案转移到光刻胶涂层上。然后用SUN-238D显影液将曝光图案区的光刻胶洗去。这样我们就把掩膜版上的图案成功转印到了铌酸锂晶片上。
然后将直径为0.4mm的高纯度铁丝缠绕在真空蒸镀机的钨丝上,将显影后的铌酸锂晶片放在样品台上,抽真空至2.5x10-2pa后,进行蒸镀铁膜的步骤。蒸镀完毕后,放在SUN-80R去胶液中,洗掉多余的SUN-115P正性光刻胶。然后将镀上铁膜的铌酸锂晶片放在单温区管式退火炉中,在氧气气氛中1000℃保温3h进行退火处理,目的是将铁膜扩散进铌酸锂中,待其冷却至室温即完成芯片的制作。
芯片的制作是完成本发明的工具,仪器的使用也是完成本发明所必须的操作。
将微流控芯片放置在透明三维平移台上,使用CCD相机捕获清晰的微液滴物像,打开激光器,适当调节激光器功率,使激光进入物镜聚焦在微流控芯片上。通过计算机程序控制透明三维平移台运动,使聚焦激光光斑照射到微液滴的边缘,通过计算机控制激光扫描的路径和速度,可实现切割位置可控,切割时间可控,可实时观测的微液滴切割。
下面给出本发明用于切割微液滴方案的具体实施例,具体实施例仅用于详细说明本发明,并不限制本申请权利要求的保护范围。
实施例1
使用405nm激光器,激光功率30mW,物镜放大倍数为25倍,将激光光斑聚焦在微液滴的边缘,控制激光光斑的移动,实现微液滴的局部切割,切割出的液滴形状如说明书附图图2所示。
实施例2
使用405nm激光器,激光功率40mW,物镜放大倍数为25倍,将激光光斑聚焦在微液滴的边缘,控制激光光斑的移动,实现微液滴的局部切割,切割出的液滴形状如说明书附图图3所示。
实施例3
使用405nm激光器,激光功率50mW,物镜放大倍数为25倍,将激光光斑聚焦在微液滴的边缘,控制激光光斑的移动,实现微液滴的局部切割,切割出的液滴形状如说明书附图图4所示。
以上所述具体实例对本发明的技术方案、实施办法做了进一步的详细说明,应理解的是,以上实例并不仅用于本发明,凡是在本发明的精神和原则之内进行的同等修改、等效替换、改进等均应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于微液滴切割的微流控芯片,其特征在于:利用光刻技术,实现X切铌酸锂表面的图案化,利用真空蒸镀技术在图案化的微区域蒸镀铁膜,然后利用退火工艺实现微流控芯片的制作。
2.一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法,其特征在于:微液滴的切割时间可通过调节聚焦激光光斑运动的速度进行控制。
3.一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法,其特征在于:微液滴的切割部位可通过调节聚焦激光光斑的起始位置进行控制。
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