專利名稱：側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微流控芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微流控芯片。
背景技術(shù)：
微流控芯片技術(shù)是一種可以應(yīng)用于化學(xué)合成分析和檢測(cè)的新型技術(shù)。而微混合效果則是其中至關(guān)重要的一個(gè)步驟。國內(nèi)外的許多科學(xué)家都在進(jìn)行微混合效果增強(qiáng)的研究，包括嵌入障礙物的方法，以及利用特殊結(jié)構(gòu)引起湍流的方法等。然而，上述方法要么是具有復(fù)雜的制備微混合器的過程，要么混合的效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微流控芯 片，該微流控芯片設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，混合效果好。本發(fā)明的側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微流控芯片由基底I和PDMS聚合物組成，其發(fā)明點(diǎn)在于在PDMS聚合物的通道的側(cè)壁上沿通道方向?qū)ΨQ設(shè)置有若干個(gè)半圓柱型溝槽。通道長(zhǎng)度越長(zhǎng)混合效果越好，具有的溝槽結(jié)構(gòu)越多混合效果越好。寬度范圍在100微米 300微米之間。溝槽和通道是一個(gè)整體，溝槽深度和通道的深度一致，深度范圍在100微米 200微米之間。本發(fā)明的溝槽深度范圍為通道寬度的1/3211/32，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)溝槽深度為通道寬度的1/4時(shí)，其對(duì)混合效果的增強(qiáng)最佳。溝槽之間間距為(T2000微米。本發(fā)明采用嵌入側(cè)壁的對(duì)稱半圓柱溝槽實(shí)現(xiàn)了對(duì)微混合效果的明顯增強(qiáng)。該設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，混合效果好，溝槽的深度和大小可控，成本低，適用于不同擴(kuò)散系數(shù)的流體混合，該設(shè)計(jì)在科研方面尤其是微流控分析檢測(cè)方面有巨大的應(yīng)用前景，而這種溝槽設(shè)計(jì)思想也在化學(xué)工程領(lǐng)域中有很大的用途。


圖I為側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微流控芯片的王視 圖2為側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的通道的結(jié)構(gòu)示意 圖3為具體實(shí)施方式
一中制備的側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微流控芯片的照片；
圖4為混合效果對(duì)比圖(水溶液)，雷諾系數(shù)為10 ；
圖5為混合效果對(duì)比圖(血紅蛋白溶液)，雷諾系數(shù)為100。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一如圖廣2所示，本實(shí)施方式的側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微流控芯片由基底I和PDMS聚合物2組成，其發(fā)明點(diǎn)在于在PDMS聚合物2的通道3的側(cè)壁上沿通道方向?qū)ΨQ設(shè)置有若干個(gè)半圓柱型溝槽4，其加工方法如下一、側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽微混合器的制備
I)玻璃片清洗玻璃基底在超純水中超聲5分鐘，氮?dú)獯蹈?，并依次用丙酮，甲醇，和異丙醇超聲清?分鐘，并用氮?dú)獯蹈?。清洗所用到的溶液均為分析純?cè)噭?)掩膜利用Clewin 4軟件設(shè)計(jì)出側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的結(jié)構(gòu)(通道200 UmX 100 u m,溝槽深度為200 u m)，然后將其利用高分辨專業(yè)掩膜打印機(jī)打印出來。3)模版利用軟紫外技術(shù)對(duì)SU-8光敏膠或AM系列的光敏膠進(jìn)行光刻。在光刻機(jī)上將掩膜與玻璃基片對(duì)準(zhǔn)，將100 u m厚的SU-8光刻膠平鋪于玻璃基底上，在65°C條件下預(yù)熱10分鐘，接著將基底暴露在365 nm的紫外光下5秒，曝光劑量為50(T600 mJ/Cm2。最后置于加熱板上以65°C加熱I分鐘，95°C加熱10分鐘。再冷卻到室溫之后在MicropositEC溶液中進(jìn)行清洗I分鐘，然后蒸氣法將其表面硅烷化(全氟硅烷)，備用。、
4)PDMS定形在具有形狀的模版上進(jìn)行聚二甲基硅氧烷(PDMS)的澆筑，從而制成微流控芯片模型。在室溫下，PDMS的澆筑過程是將硅酮樹脂和固化劑(美國道康寧公司)按照10 1的比例同時(shí)澆筑到模版之上，在80°C下加熱4小時(shí)便可得到成形的固體PDMS通道模型。將固化的PDMS從基底剝離，并用針頭將PDMS模版上的進(jìn)出口挑開。由于模版是具有對(duì)稱半圓柱溝槽設(shè)計(jì)的，PDMS定形之后，其下表面就會(huì)產(chǎn)生溝槽結(jié)構(gòu)的形狀，然后將其含有微結(jié)構(gòu)一側(cè)和另一片干凈玻璃片置于等尚子體氛圍中反應(yīng)30秒,反應(yīng)后將PDMS和玻璃對(duì)扣壓實(shí)，在80°C下加熱30分鐘，微流控芯片即制備出來(圖3)。二、側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽微混合器對(duì)混合效果的增強(qiáng)
我們通過調(diào)節(jié)注射器泵在不同的流速下將酚酞的堿溶液(紅色)和無色透明的純水注入到側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽微混合器中使其進(jìn)行混合，利用混合之后的溶液顏色的標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行對(duì)比，標(biāo)準(zhǔn)偏差越小意味著混合效果越好。由圖4中曲線數(shù)值可以看出，對(duì)于水溶液的混合，具有對(duì)稱半圓柱溝槽結(jié)構(gòu)的混合效果比沒有溝槽的混合效果好2. 22倍。結(jié)果表明，這種側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微混合器對(duì)混合效果有明顯的提高。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是，對(duì)于不同混合系數(shù)的溶液例如血紅蛋白等生物分子的溶液，該混合器對(duì)其混合效果也有很明顯的增強(qiáng)。如圖5所示，對(duì)于血紅蛋白溶液，具有對(duì)稱半圓柱溝槽結(jié)構(gòu)的混合效果比沒有溝槽的混合效果好
2.18 倍。
權(quán)利要求
1.側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微流控芯片，由基底(I)和PDMS聚合物(2)組成，其特征在于所述PDMS聚合物(2)的通道(3)的側(cè)壁上沿通道方向?qū)ΨQ設(shè)置有若干個(gè)半圓柱型溝槽⑷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微流控芯片，其特征在于所述溝槽(4)的深度為通道寬度的1/32 31/32。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微流控芯片，其特征在于所述溝槽(4)的深度為通道寬度的1/4。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微流控芯片，其特征在于所述溝槽(4)之間的間距為(T2000微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微流控芯片，其特征在于所述通道(2)寬度范圍在100微米 300微米之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微流控芯片，其特征在于所述溝槽(4)深度范圍在100微米 200微米之間。
全文摘要
側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微流控芯片，涉及一種微流控芯片。本發(fā)明的側(cè)壁具有對(duì)稱半圓柱溝槽的微流控芯片由基底(1)和PDMS聚合物(2)組成，所述PDMS聚合物(2)的通道(3)的側(cè)壁上沿通道方向?qū)ΨQ設(shè)置有若干個(gè)半圓柱型溝槽(4)。本發(fā)明采用嵌入側(cè)壁的對(duì)稱半圓柱溝槽實(shí)現(xiàn)了對(duì)微混合效果的明顯增強(qiáng)。該設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，混合效果好，溝槽的深度和大小可控，成本低，適用于不同擴(kuò)散系數(shù)的流體混合，該設(shè)計(jì)在科研方面尤其是微流控分析檢測(cè)方面有巨大的應(yīng)用前景，而這種溝槽設(shè)計(jì)思想也在化學(xué)工程領(lǐng)域中有很大的用途。
文檔編號(hào)B01L3/00GK102728424SQ20121024863
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月18日
發(fā)明者王磊, 韓曉軍 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)