CN1648658A - 微流控芯片中微混合器和微反应器的快速制作方法 - Google Patents
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Abstract
微流控芯片中微混合器和微反应器构型的制作方法，直接法是利用打印机将绘图软件设计的芯片图形转移到透明胶片上，得到微混合器和微反应器部分有特定结构，由设计成不同的色度与打印机的分辨率所决定；再在一定温度和压力下将两片层合到一起，并用封塑胶片封塑所得。模板法是利用打印机将绘图软件设计的芯片图形转移到透明胶片上，得到基片模板与盖片模板；再分别在基片模板和盖片模板上浇注高聚物单体与交联剂的混合物，聚合后分别形成新的基片和盖片，将新形成的基片与盖片图形相互封合在一起形成。本发明不需要任何模板和任何专用的设备，且制作步骤简单，材料成本极低，任何实验室都可以大规模生产，因此该芯片制作方法极易被推广应用。
Description
技术领域
本发明属于分析化学领域，尤其涉及一种微流控芯片中微混合器和微反应器的快速制作方法，包括直接法及其延伸的模板法。
背景技术
随着微加工技术的发展，化学工程领域中微反应技术受到越来越多的关注，已成为微流控芯片技术的一个崭新的重要发展方向。利用微流控芯片中微通道作为化学反应器，具有比传统常规化学反应器更多的优势，如：热传导系数高、混合时间短(毫秒或纳秒级)、比表面积高等。而目前制作微流控芯片的微混合器和微反应器的方法还是传统的光刻、模塑法、热压法、激光烧蚀法、LIGA技术和软光刻等方法，但这些方法一般都需要专门的设备，制作复杂，成本高，极大地限制了微流控芯片中微混合器和微反应器的制作与使用。
发明内容
本发明目的是：提出一种超低成本、快速、简单、可根据实验目的任意设计芯片中微混合器或微反应器的制作微混合器或微反应器微流控芯片的方法。
本发明微混合器或微反应器微流控芯片的直接法包括如下步骤：(1)利用绘图软件(如Adobe Illustrator、CorelDraw软件等)根据所需，任意设计管道图形(以T型通道为例)、管道相应的尺寸和微混合器和微反应器图形，其中形成管道、缓冲溶液池部分用白色(无打印墨粉)；微混合器和微反应器部分设计成不同色度或灰度(对应于不同量的打印墨粉，其色度以百分比表示：1-100％)，其它部分为黑色(打印墨粉，色度为100％或接近此的色度)。(2)用打印机(激光或喷墨打印机)将设计的管道转移到透明胶片(如PET、PVC等透明胶片)上，得到微混合器和微反应器部分具有管道图形、相应尺寸、缓冲溶液池、微混合器和微反应器图形的特定结构(由设计成不同色度与打印机的分辨率所决定)的基片。(3)在另一映像透明胶片相应位置打孔，作为盖片(微混合器或微反应器部分设计成白色，色度标为0％)。(4)将盖片和基片的图形相互重叠，在一定温度和压力下(可利用封塑机、熨斗等)进行层合。(5)再用封塑胶片(在相应缓冲池位置打孔)封塑，得到微混合器或微反应器的微流控芯片。
微混合器或微反应器微流控芯片的模板法包括如下步骤：(1)利用绘图软件(如Adobe Illustrator、CorelDraw软件等)根据所需任意设计管道图形(以T型通道为例)、管道相应的尺寸和微混合器或微反应器图形，其中形成管道、缓冲溶液池部分用黑色(打印墨粉，色度为100％)；微混合器或微反应器部分设计成不同色度(对应于不同量的打印墨粉，其色度以百分比表示：1-100％)，其它部分为白色(色度为0％)。(2)用打印机(激光或喷墨打印机)将设计的管道转移到透明胶片(如PET、PVC等透明胶片)上，得到微混合器或微反应器部分有特定结构(由设计成不同色度与打印机的分辨率所决定)的基片模板；另一映像透明胶片作为盖片模板(微混合器或微反应器部分设计成黑色，色度为100％)。(3)在盖片模板和基片模板上浇注高聚物单体和交联剂的混合物(PDMS、PMMA等)，在一定温度下聚合，分别形成基片和盖片，将两片图形相互重叠封合在一起，得到微混合器或微反应器的微流控芯片
由上述技术方案可知，本发明所述的微流控芯片中微混合器和微反应器构型的制作方法分为直接法和模板法。直接法是利用打印机将绘图软件设计的芯片图形转移到透明胶片上，再在一定温度和压力下将两片层合到一起，并用封塑胶片封塑所得。模板法是利用打印机将绘图软件设计的芯片图形转移到透明胶片上，以打印的透明胶片为模板，浇注高聚物单体与交联剂的混合物，在一定温度下聚合，分别形成基片和盖片，两片图形相互封合在一起形成所得。从制作方法知，该技术不需要任何专用的设备，且制作步骤简单，几乎无任何成本，在任何实验室都可以大规模生产，因此该芯片制作方法极易被推广使用。
附图说明
图1为本发明的微流控芯片中微混合器和微反应器的直接法加工过程示意图
图2为本发明的微流控芯片中微混合器和微反应器的模板法加工过程示意图
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的制作微混合器和微反应器的微流控芯片的直接法主要包括以下5个步骤组成：(1)利用画图软件设计图形；(2)用打印机将设计的图形(微混合器和微反应器部分设计成不同色度或灰度，其色度以百分比表示：1-100％)转移到透明胶片，得到微混合器和微反应器部分有特定结构(由设计成不同色度与打印机的分辨率所决定)的基片I；在另一映像透明胶片(微混合器和微反应器部分设计成白色，色度为0-10％)相应位置打孔成为缓冲溶液池口作为盖片II；(4)将盖片和基片在一定温度和压力下层合III；(5)再用封塑胶片(在相应缓冲池位置打孔)封塑得到微混合器和微反应器的微流控芯片(IV，V)。
如图2所示，本发明提供的制作微混合器和微反应器的微流控芯片的模板法主要包括以下3个步骤组成：(1)利用画图软件设计图形；(2)用打印机将设计的图形(微混合器和微反应器部分设计成不同色度或灰度，其色度以百分比表示：1-100％)转移到透明胶片，得到微混合器和微反应器部分有特定结构(由设计成不同色度与打印机的分辨率所决定)的基片模板I；另一映像透明胶片(微混合器和微反应器部分设计成黑色，色度为100％)作为盖片模板II(1缓冲溶液池口)，在盖片模板和基片模板上浇注高聚物单体和交联剂的混合物(PDMS、PMMA等)，在一定温度下聚合，分别形成基片III和盖片IV，两片图形相互重叠封合在一起，得到微混合器和微反应器微流控芯片V。
制作微流控芯片中微混合器和微反应器的方法分微流控芯片中微混合器和微反应器的直接法与微流控芯片中微混合器和微反应器的模板法(管道形状以T型通道型芯片为例)。
微流控芯片中微混合器或微反应器的直接法可按如下步骤进行：利用打印机计成不同的色度，其色度以百分比表示：1-100％)，转移到透明打印胶片上，得到微混合器和微反应器部分有特定结构(由设计成不同的色度与打印机的分辨率所决定)的基片I(1缓冲溶液池口，2微混合器和微反应器，3墨粉层)；并利用打孔器在另一映像透明胶片(微混合器和微反应器部分设计成白色，色度为0％)相应位置打孔成为缓冲溶液池口作为盖片II(1缓冲溶液池口)；再在一定温度和压力下(可利用封塑机、熨斗等)，将基片和盖片中的图形相互重叠层合到一起III(1缓冲溶液池口，2微混合器和微反应器)；再用封塑胶片(在相应缓冲池位置打孔，并留出相应电极位置)封塑，即得到微混合器和微反应器微流控芯片(IV，V；1缓冲溶液池口，2微混合器和微反应器，4封塑胶片)。
微流控芯片中微混合器和微反应器的模板法可按如下步骤进行：利用打印机将设计的T型管道形状和微混合器和微反应器图形(微混合器和微反应器部分设计成不同的色度，其色度以百分比表示：1-100％)转移到透明打印胶片上，得到微混合器和微反应器部分有特定结构(由设计成不同色度与打印机的分辨率所决定)的基片模板I(1缓冲溶液池口，2微混合器和微反应器)；另一映像透明胶片(微混合器和微反应器部分设计成黑色，色度为100％)作为盖片模板II(1缓冲溶液池口)，在盖片模板和基片模板上浇注高聚物单体和交联剂的混合物(PDMS、PMMA等)，在一定温度下聚合，分别形成基片III和盖片IV，两片图形相互重叠封合在一起，得到微混合器和微反应器微流控芯片(V；1缓冲溶液池口，2微混合器和微反应器，3高聚物)。
Claims (7)
1、快速制作微流控芯片中微混合器和微反应器的方法，其特征是包括如下步骤：(1)利用绘图软件根据所需，任意设计管道图形、管道相应的尺寸和微混合器和微反应器图形，其中形成管道、缓冲溶液池部分用白色或黑色；微混合器和微反应器部分设计成1-100％的色度，其它部分为黑色或白色；(2)用打印机将设计的管道转移到透明胶片上，得到具有管道图形、相应尺寸、缓冲溶液池、微混合器和微反应器图形的特定结构的基片；(3)在另一映像透明胶片相应位置打孔，作为盖片，微混合器或微反应器部分设计成白色；(4)将盖片和基片的图形相互重叠，在温度和压力下进行层合；(5)再用在相应缓冲池位置打孔的封塑胶片封塑，得到微混合器或微反应器的微流控芯片。
2、快速制作微流控芯片中微混合器和微反应器的方法，其特征是包括如下步骤：(1)利用绘图软件根据所需，任意设计管道图形、管道相应的尺寸和微混合器和微反应器图形，其中形成管道、缓冲溶液池部分用黑色；微混合器和微反应器部分设计成1-100％的色度，其它部分为白色；(2)用打印机将设计的管道转移到透明胶片上，得到具有管道图形、相应尺寸、缓冲溶液池、微混合器和微反应器图形的特定结构的基片；(3)在另一映像透明胶片作为盖片模板，微混合器或微反应器部分设计成黑色；(4)在模板和基片模板上浇注高聚物单体和交联剂的混合物进行聚合；分别形成基片和盖片，将两片图形相互重叠封合在一起，得到微混合器或微反应器的微流控芯片。
3、由权利要求1或2所述的快速制作微流控芯片中微混合器和微反应器的方法，其特征是透明胶片选用PET、PVC等透明胶片。
4、由权利要求1所述的快速制作微流控芯片中微混合器和微反应器的方法，其特征是利用封塑机、熨斗进行层合。
5、由权利要求2所述的快速制作微流控芯片中微混合器和微反应器的方法，其特征是在盖片模板和基片模板上浇注PDMS、PMMA等高聚物单体和交联剂的混合物，聚合后分别形成新的基片和盖片，将新的基片和盖片封合在一起，得到微混合器和微反应器微流控芯片。
6、由权利要求1所述的快速制作微流控芯片中微混合器和微反应器的方法，其特征是微混合器和微反应器部分设计成10-90％的色度范围内。
7、根据权利要求1和2所述的快速制作微流控芯片中微混合器和微反应器的加工方法，其特征在于：微混合器和微反应器部分设计成不同的色度与打印机的分辨率所决定的基片上得到的微混合器和微反应器具有特定结构。
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| CN113351268A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-09-07 | 华南理工大学 | 一种基于3d打印的同轴微流控芯片及其制备方法 |
| CN114713299A (zh) * | 2022-01-05 | 2022-07-08 | 宁波大学 | 一种微流控芯片及外泌体检测方法 |
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