專利名稱：一種基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微流控芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝。
背景技術(shù)：
微流控芯片技術(shù)(MiCTOfluidics)是把生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過程的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測等基本操作單元，集成到一塊微米尺度的芯片上，自動完成分析全過程。由于它在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的巨大潛力，已經(jīng)發(fā)展成為一個生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、流體、電子、材料、機(jī)械等學(xué)科交叉的嶄新研究領(lǐng)域。微流控芯片(microfluidic chip)實(shí)驗(yàn)室,是指在一塊幾平方厘米的芯片上構(gòu)建的化學(xué)或生物實(shí)驗(yàn)室，它能夠?qū)⒒瘜W(xué)或生物等領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢驗(yàn)、細(xì)胞培養(yǎng)、分選、裂解等基本操作單元在整體可控的微小平臺上靈活組合、規(guī)模集成。芯片的制備是微流控芯片實(shí)驗(yàn)室研究工作的基礎(chǔ)。在制備過程中，對芯片材料的選擇、微通道的設(shè)計及芯片的制作工藝，則是微流控分析芯片的關(guān)鍵問題。用于微流控芯片制備的傳統(tǒng)材料有硅、玻璃和石英等，主要采用刻蝕加工。近年來高分子聚合物由于具有種類多、加工成型方便、原材料價格低、可大批量加工、工藝簡單以及具有良好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn)日益成為微流控芯片的主要材料。微流控芯片常用塑料種類有聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,簡稱 PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate,簡稱 PC)、聚二 甲基娃氧燒(Polydimethylsiloxane,簡稱PDMS)、聚苯乙烯(Polystyrene,簡稱PS)和環(huán)烯烴類共聚物(COC)等。高分子聚合物微流控芯片所采用的制作技術(shù)主要包括模塑法、注塑法、激光燒蝕法、LIGA 法(LIGA 是德文 Lithographie, Galanoformung 和 Abformung 三個詞，即光刻、電鑄和注塑的縮寫)、軟刻蝕法和熱壓法。其中模塑法、注塑法能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)，但是模具制作復(fù)雜，技術(shù)要求高，周期長；LIGA技術(shù)主要用于制作高深寬比的微流控芯片；激光燒蝕法對掩膜的依賴性較小，靈活性較高，但是生產(chǎn)效率較低，紫外激光器價格昂貴；軟光刻法相對于傳統(tǒng)的光刻技術(shù)更加靈活，但是由于彈性和熱膨脹問題使其很難獲得高的精確性；熱壓法的模具可以是直徑在50 Pm左右的金屬絲或者刻蝕有凸突的微通道硅片陽膜，由于其工藝及設(shè)備簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，成為聚合物芯片制作的重要方法之一。目前，在微流控加工相關(guān)技術(shù)中如何同時實(shí)現(xiàn)高效率和低成本的問題仍亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率高、成本低和精確性好的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，主要包括以下步驟 ⑴將聚合物基材按預(yù)設(shè)規(guī)格裁成聚合物片，進(jìn)行清洗和干燥處理后，置于經(jīng)表面除污后的第一載玻片和第二載玻片之間，然后在第一載玻片和第二載玻片的兩側(cè)對稱地夾上夾持裝置，形成壓片裝置；
⑵將上述壓片裝置置入溫度為120-180°C的烘箱中，進(jìn)行熱壓處理20-30min后，將該壓片裝置中的聚合物片取出，自然冷卻至20-40°C ；
⑶在第一載玻片上將金屬絲調(diào)整成預(yù)設(shè)形狀，將步驟⑵所得聚合物片放在該金屬絲上后，在該聚合物片上加蓋第二載玻片，然后將第一載玻片和第二載玻片的兩側(cè)對稱地夾上夾持裝置，形成壓通道裝置；
⑷將上述壓通道裝置置入溫度為120-180°C的烘箱中，進(jìn)行熱壓處理20-30min后，將該壓通道裝置取出自然冷卻至20-40°C，取下帶有金屬絲的聚合物片放入金屬絲腐蝕液，使金屬絲完全溶解而在聚合物片上形成微通道；
在步驟⑷中，金屬絲腐蝕液包括濃硝酸,濃硝酸溶液的濃度可以為10-65%。具體使用時，可以根據(jù)金屬絲多少和溶解時間確定濃硝酸溶液的濃度，一般地，試驗(yàn)所用濃硝酸溶液溶解金屬絲是可以重復(fù)使用的，直到所用弄硝酸溶液沒有溶解能力為止；
(5)用蒸餾水沖洗上述具有微通道的聚合物片后，在聚合物片的微通道末端處鉆出邊緣光滑的圓孔，并將鉆孔過程中產(chǎn)生的殘渣清理干凈，得到聚合物基片；
(6)用無水乙醇超聲清洗上述聚合物基片和蓋片后，將聚合物基片上有微通道的一側(cè)與蓋片在乙醇中相對貼合后取出，置于第一載玻片和第二載玻片之間后，置入溫度為40-90°C的烘箱中烘干；
這里，聚合物基片和蓋片的材料一般都是同一種聚合物，比如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和環(huán)烯烴共聚物(COC)等；對于注塑或熱壓成型的聚合物片來說，不同種類聚合物的性質(zhì)熱變形溫度差別較大(相差50度左右)、且不同型號的同種聚合物軟化溫度也不一樣；
烘干后取出，避開微通道部分，在第一載玻片和第二載玻片兩側(cè)分別對稱地用夾持裝置夾緊后，置入溫度為80-140°C的烘箱中進(jìn)行熱封接處理5-20min，得到聚合物微流控芯片。進(jìn)一步地，以上所述的基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，在步驟(6)之后，還包括以下步驟
(7)用性能穩(wěn)定的粘合劑將儲液池粘在上述聚合物微流控芯片的微通道末端的圓孔上方后，將聚合物微流控芯片外圍的通道用甲苯溶液密封。進(jìn)一步地，在步驟⑴中，所述聚合物片包括注塑或熱壓成型的聚合物片。 進(jìn)一步地，在步驟⑴中，所述夾持裝置包括長形票夾。進(jìn)一步地，在步驟⑴中，所述清洗和干燥處理的操作，具體包括
依次用堿、蒸餾水、酸、蒸餾水和無水乙醇超聲清洗后，置于溫度為40-90°C的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干。進(jìn)一步地，在步驟⑶中，所述金屬絲主要包括銅絲、鐵絲、不銹鋼絲等，并不限于銅絲。進(jìn)一步地，在步驟⑶中，所述預(yù)設(shè)形狀包括十字形。進(jìn)一步地，在步驟(5)中，所述在聚合物片的微通道末端處鉆出邊緣光滑的圓孔的操作，具體包括
用臺鉆在聚合物片的微通道末端處鉆出邊緣光滑的圓孔。進(jìn)一步地，在步驟(5)中，所述將鉆孔過程中產(chǎn)生的殘渣清理干凈的操作，具體包括
用注射器針頭等尖銳工具，在體視顯微鏡下將鉆孔過程中產(chǎn)生的殘渣清理干凈，以便保證通道的暢通。采用本發(fā)明各實(shí)施例的基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，可以高效率大批量完成塑料微流控芯片的制作過程，能夠有效地解決制造微流控芯片的成本比較高且生產(chǎn)速度比較慢的問題，此方法將還將進(jìn)一步在提高微流控芯片制造效率的前提下降低工藝復(fù)雜程度和制造成本；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)效率低、成本高和精確性差的缺陷，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率高、成本低和精確性好的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中
圖1為微流控芯片的壓片裝置示意圖。 圖2a和圖2b為微流控芯片的壓通道裝置示意圖。圖3為微流控芯片的通道十字部分立體圖。圖4a為實(shí)施例1的整體COC芯片照片。圖4b為實(shí)施例1的微流控芯片分離通道照片。圖5a (80 ii m銅絲壓制的通道)和圖5b (50 ii m銅絲壓制的通道)為實(shí)施例1的微流控芯片通道截面的SEM照片，放大倍數(shù)為500倍。圖6a (80 um銅絲壓的通道)和圖6b (50um銅絲壓的通道)為實(shí)施例1的微流控芯片通道截面的光學(xué)照片，放大倍數(shù)1500倍。圖7為實(shí)施例2的微流控PMMA芯片通道截面照片。圖8為COC芯片氨基酸電泳分離圖。在圖8中，F(xiàn)ITC氨基酸濃度為2mol/L，運(yùn)行緩沖為20mmol/L硼砂，檢測窗口距離十字部分2. 9cm，分離電壓2900V，峰從左到右依次為精氨酸(Arg)、異硫氰酸熒光素(FITC)、亮氨酸(Leu)、甘氨酸(Gly)、谷氨酸(Glu)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。針對當(dāng)前條件下制造微流控芯片的成本較高且生產(chǎn)速度較慢的問題，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，如圖1-圖8所示，提供了一種基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝；通過該基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，可以解決通道直徑在50Um左右的聚合物微流控芯片的低成本批量制作問題。
為達(dá)到上述目的，一種基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，主要包括以下步驟(A)至步驟(F)
(A)按預(yù)設(shè)規(guī)格，將注塑或熱壓成型的聚合物片裁成小長方形，然后依次用堿、蒸餾水、酸、蒸餾水、無水乙醇超聲清洗，洗后放置在恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干，干燥溫度40-90°C (優(yōu)選為70°C)。(B)將裁好且處理干凈的聚合物片，以“三明治”形式置于兩個除去表面污染物的載玻片之間，然后分別在兩個載玻片的兩側(cè)對稱地夾上長尾票夾，形成壓片裝置；
將上述壓片裝置放入烘箱，烘箱溫度120-180°C (優(yōu)選為150°C)，壓片時間20-30min(優(yōu)選為25min)，將壓好后的聚合物片取出后，自然冷卻。在步驟(B)中，例如，當(dāng)所選注塑或熱壓成型的聚合物片為環(huán)烯烴共聚物(COC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(但不局限于COC或PMMA，實(shí)際上所選注塑或熱壓成型的聚合物片還可以為PC或PDMS或PS)時，該步驟中的烘箱溫度可以為135-160°C。(C)在干凈的載玻片上，將金屬絲調(diào)整成所需的形狀，在載玻片背面用膠布將金屬絲固定，將熱壓處理過的聚合物片放在金屬絲上，上面再蓋一個載玻片，將兩個載玻片的兩側(cè)用夾子夾緊，形成壓通道裝置；這里，金屬絲包括銅絲、鐵絲和不銹鋼絲等，可以優(yōu)選銅絲，但不限于銅絲；
將上述壓通道裝置放入溫度為120-180°C (優(yōu)選為150°C)烘箱中熱壓20-30min (優(yōu)選為28min)，取出后自然冷卻，取下帶有金屬絲的聚合物片，放入金屬絲腐蝕液，使金屬絲完全溶解從而形成微通道。該金屬絲腐蝕液，可以優(yōu)選濃硝酸，實(shí)際使用時，可以選用其他更溫和的試劑來腐蝕金屬絲。例如，該金屬絲腐蝕液可以選用強(qiáng)酸，如硫酸、鹽酸、硝酸等；該金屬絲腐蝕液還可以選用比所用金屬絲材料還原性弱的鹽，如溶解銅絲可以用三氯化鐵。在步驟(C)中，例如，當(dāng)所選注塑或熱壓成型的聚合物片為環(huán)烯烴共聚物(COC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(但不局限于COC或PMMA，實(shí)際上所選注塑或熱壓成型的聚合物片還可以為PC或PDMS或PS)、且所選金屬絲為銅絲時，該步驟中的烘箱溫度可以為135-160。。。(D)將具有微通道的聚合物片用蒸餾水沖洗后，在微通道末端處用臺鉆在聚合物片上鉆出邊緣光滑的圓孔后，用注射器針頭等尖銳工具在體視顯微鏡下將鉆孔過程中產(chǎn)生的殘渣清理干凈，以便保證通道的暢通。(E)用無水乙醇超聲清洗具有微通道的聚合物基片和蓋片，保證通道清洗干凈的情況下，將聚合物基片上有微通道的一側(cè)與蓋片在乙醇中相對貼合取出，置于兩個干凈的載玻片之間放入烘箱于40-90°C (優(yōu)選為70°C)烘干；取出后避開微通道部分，在兩個載玻片兩側(cè)，分別對稱地用夾子夾緊放入80-140°C (優(yōu)選為120°C)烘箱熱封接5-20min (優(yōu)選為lOmin)，得到聚合物微流控芯片。在步驟(E)中，例如，當(dāng)所選注塑或熱壓成型的聚合物片為環(huán)烯烴共聚物(COC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(但不局限于COC或PMMA，實(shí)際上所選注塑或熱壓成型的聚合物片還可以為PC或PDMS或PS)、且所選金屬絲為銅絲時，該步驟中用夾子夾緊兩個載玻片進(jìn)行烘箱的溫度可以為95-135°C。(F)將100 U L移液器槍頭的底部切成7mm高的圓筒狀作為儲液池，用性能穩(wěn)定的粘合劑粘在聚合物微流控芯片的微通道末端的圓孔上方，后將聚合物微流控芯片外圍的通道用甲苯溶液密封，以防甲苯溶液從此處流出。這里，性能穩(wěn)定的粘合劑，可以選用溶于聚合物的甲苯作為粘合劑；實(shí)際使用時，所選粘合劑只要能將儲液池粘合在芯片表面、且性能穩(wěn)定即可。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。本發(fā)明用于成型后如圖4a所示微流控芯片的制作，外形大約為6. 6X1. 6cm的長方形平板結(jié)構(gòu)，厚度一般為1. 2-1. 5mm，重量一般為3g左右(不含儲液池)。其上有如圖3所示的十字型微通道，微通道截面形狀為如圖5a、圖5b、圖6a、圖6b和圖7所示的較規(guī)則的圓形，通道直徑由所用金屬絲而定，一般使用50和80 y m直徑的金屬絲。制作過程主要分為壓片階段、壓通道階段和熱封接階段。在制作芯片之前要對使用的載玻片和裁切成型的聚合物片進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，具體清洗方法如下將待用的載玻片放入新配制的洗液(濃H2SO4 H202=3:l)中，浸泡5min，然后用大量的自來水沖洗，再用蒸餾水清洗，放入90°C烘箱中烘干備用。將成型的聚合物片裁成1. 5X6. 5cm的小長方形,依次用lmol/L NaOH、蒸懼水、I mol/L HC1、蒸餾水、無水乙醇超聲清洗各15min，后放在恒溫鼓風(fēng)干燥箱中70°C烘干。在通道壓制和熱封接過程中，溫度和時間的選擇非常重要。壓通道的溫度過高，金屬絲會被COC完全包裹而無法腐蝕溶解；溫度過低，壓出的通道較淺，封接后通道容易變形坍塌，從而導(dǎo)致死體積增大。通道經(jīng)封接后尺寸會變小，隨著封接溫度的增加，通道直徑將逐漸減小。相比于較低的熱壓溫度，在較高溫度條件下，封接時間對通道尺寸的影響同樣很大。根據(jù)使用的聚合物材料，壓片、壓通道、熱封接溫度一般分別設(shè)定為120-180°C、120-18(TC、80-14(rC ；根據(jù)不同聚合物面積的大小控制壓片、壓通道、熱封接時每個夾子的壓力分別為3. 8kg、3. 0kg、2. Okg左右(壓力測定過程為將長尾票夾的一端固定，另一端與一個彈簧秤相連，拉彈簧秤至夾子兩片間的距離與壓片裝置中兩個載玻片間的厚度一致，彈簧秤的讀數(shù)即為夾子的壓力)；壓片、壓通道、熱封接三個階段的時間分別為20-30min、20-30min、5-20min。熱封接過后需用溶有聚合物的甲苯溶液粘上儲液池，并將整個芯片邊緣密封。例如，實(shí)施例1:
以環(huán)烯烴共聚物(COC)為材料的十字型通道微流控芯片，制品長6. 5cm,寬1. 6cm，厚度為1. 2mm，重量約為3kg (不含儲液池)，微通道選用80 y m直徑的銅絲壓制。(A)將待用的載玻片和放入新配制的洗液(濃H2SO4 H202=3 :1)中，浸泡5min，然后用大量的自來水沖洗，再用蒸餾水清洗，放入90 °C烘箱中烘干備用。(B)將注塑成型的COC片裁成1. 5X6. 5 cm的小長方形，然后依次用lmol/L NaOH、蒸餾水、lmol/L HC1、蒸餾水、無水乙醇超聲清洗各15min，然后放在恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，40-90°C 烘干。(C)將清洗干凈的COC片以三明治的形式放置在兩個干凈的載玻片之間，然后分別在載玻片兩側(cè)對稱夾3個長尾票夾，如圖1所示。每個夾子的壓力大致為3. 8 kg。后將壓片裝置放入烘箱中，設(shè)定壓片溫度為135°C，壓片時間為20min。COC片壓好后取出自然冷卻，由于塑料與玻璃的收縮系數(shù)不同，COC片能夠自行于載玻片上脫落下來，如果不能自行脫落的COC片，可以放到蒸餾水中在超聲條件下將其與載玻片脫離，然后放入無水乙醇中超聲清洗，再放入烘箱中烘干待用。(D)在干凈的載玻片上將直徑為80 y m的銅絲繃直并交叉成十字形狀，在載玻片的背面用膠布將銅絲固定，如圖2a。然后將壓好的COC片放在銅絲上，上面再蓋上一個載玻片，每側(cè)用三個夾子夾緊，如圖2b所示。每個夾子壓力大約為3. 0kg，置于135°C的烘箱中熱壓20min，待自然冷卻后取下帶有銅絲的COC片，放入濃硝酸中將銅絲腐蝕溶解。(E)將腐蝕完全的帶有十字通道的COC片用蒸餾水沖洗，在通道靠近邊緣處用臺鉆打四個直徑為3_的光滑圓孔，后在體式顯微鏡下用針頭將鉆孔過程中產(chǎn)生的殘渣清理干凈，以保持通道的暢通。(F)用無水乙醇超聲清洗具有微通道的聚合物基片和蓋片，保證通道清洗干凈的情況下，將基片上有通道的一側(cè)與蓋片在乙醇中相對貼合取出，置于兩個干凈的載玻片之間放入烘箱于40-90°C烘干。取出后避開通道部分，在載玻片兩側(cè)分別對稱放四個夾子夾緊，每個夾子壓力為2. 0 kg，放入95 °C烘箱熱封接5-20min。(G)將100 U L移液器槍頭的底部切成7_高的圓筒狀作為儲液池用溶有COC的甲苯溶液粘在通道末端的圓孔上方，后將芯片外圍的通道用甲苯溶液密封以防溶液從此處流出。至此，一個以COC為原料的十字型通道微流控芯片便制作完成了。又如，實(shí)施例2:
以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為材料的十字型通道微流控芯片，制品長6. 5cm,寬1.6cm，厚度為1. 2mm，重量約為3kg (不含儲液池)，微通道選用80 y m直徑的銅絲壓制。(A)將待用的載玻片和放入新配制的洗液(濃H2SO4 H202=3 :1)中，浸泡5min，然后用大量的自來水沖洗，再用蒸餾水清洗，放入90°C烘箱中烘干備用。(B)將注塑成型的PMMA片裁成1. 5X6. 5cm的小長方形，然后依次用lmol/L NaOH、蒸餾水、lmol/L HC1、蒸餾水、無水乙醇超聲清洗各15min，然后放在恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，40-90°C 烘干。(C)將清洗干凈的PMMA片以三明治的形式放置在兩個干凈的載玻片之間，然后分別在載玻片兩側(cè)對稱夾3個長尾票夾，如圖1所示。每個夾子的壓力大致為3. 8kg。后將壓片裝置放入烘箱中，設(shè)定壓片溫度為160°C，壓片時間為20min。(D)在干凈的載玻片上將直徑為80 y m的銅絲繃直并交叉成十字形狀，在載玻片的背面用膠布將銅絲固定，如圖2a所示。然后將壓好的COC片放在銅絲上，上面再蓋上一個載玻片，每側(cè)用三個夾子夾緊，如圖2b所示。每個夾子壓力大約為3.0 kg，置于145°C的烘箱中熱壓20min，待自然冷卻后取下帶有銅絲的PMMA片，放入濃硝酸中將銅絲腐蝕溶解，溶解時間不宜超過20min。(E)將腐蝕完全的帶有十字通道的PMMA片用蒸餾水沖洗，在通道靠近邊緣處用臺鉆打四個直徑為3_的光滑圓孔，后在體式顯微鏡下用針頭將鉆孔過程中產(chǎn)生的殘渣清理干凈，以保持通道的暢通。(F)用無水乙醇超聲清洗具有微通道的聚合物基片和蓋片，超聲時間不宜超過5-20min，保證通道清洗干凈的情況下，將基片和蓋片分別置于兩個干凈的載玻片上放入烘箱中于60°C烘干。取出后避開通道部分，在載玻片兩側(cè)分別對稱放四個夾子夾緊，每個夾子壓力為2. 0kg，放入113°C烘箱熱封接5-20min。(G)將100 U L移液器槍頭的底部切成7mm高的圓筒狀作為儲液池用溶有PMMA的甲苯溶液粘在通道末端的圓孔上方，后將芯片外圍的通道用甲苯溶液密封以防溶液從此處流出。至此，一個以PMMA為原料的十字型通道微流控芯片便制作完成了。
芯片制品性能的考察以FITC衍生的氨基酸為樣品，結(jié)合LIF檢測，對基于本發(fā)明制作的COC芯片電泳分離性能進(jìn)行考察，分離結(jié)果如圖8所示，表明該方法制作的芯片具有較高的分離效率。從以上的描述中可以看出，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果可以簡單快速地批量制造微流控芯片，且能夠大幅地降低制造成本。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，其特征在于，主要包括以下步驟 ⑴將聚合物基材按預(yù)設(shè)規(guī)格裁成聚合物片，進(jìn)行清洗和干燥處理后，置于經(jīng)表面除污后的第一載玻片和第二載玻片之間，然后在第一載玻片和第二載玻片的兩側(cè)對稱地夾上夾持裝置，形成壓片裝置； ⑵將上述壓片裝置置入溫度為120-180°C的烘箱中，進(jìn)行熱壓處理20-30min后，將該壓片裝置中的聚合物片取出，自然冷卻至20-40°C ； ⑶在第一載玻片上將金屬絲調(diào)整成預(yù)設(shè)形狀，將步驟⑵所得聚合物片放在該金屬絲上后，在該聚合物片上加蓋第二載玻片，然后將第一載玻片和第二載玻片的兩側(cè)對稱地夾上夾持裝置，形成壓通道裝置； ⑷將上述壓通道裝置置入溫度為120-180°C的烘箱中，進(jìn)行熱壓處理20-30min后，將該壓通道裝置取出自然冷卻至20-40°C，取下帶有金屬絲的聚合物片放入金屬絲腐蝕液中，使金屬絲完全溶解而在聚合物片上形成微通道； (5)用蒸餾水沖洗上述具有微通道的聚合物片后，在聚合物片的微通道末端處鉆出邊緣光滑的圓孔，并將鉆孔過程中產(chǎn)生的殘渣清理干凈，得到聚合物基片； (6)用無水乙醇超聲清洗上述聚合物基片和蓋片后，將聚合物基片上有微通道的一側(cè)與蓋片在乙醇中相對貼合后取出，置于第一載玻片和第二載玻片之間后，置入溫度為40-90°C的烘箱中烘干； 烘干后取出，避開微通道部分，在第一載玻片和第二載玻片兩側(cè)分別對稱地用夾持裝置夾緊后，置入溫度為80-140°C的烘箱中進(jìn)行熱封接處理5-20min，得到聚合物微流控芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，其特征在于，在步驟(6)之后，還包括以下步驟 (7)用粘合劑將儲液池粘在上述聚合物微流控芯片的微通道末端的圓孔上方后，將聚合物微流控芯片外圍的通道用甲苯溶液密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，其特征在于，在步驟⑴中，所述聚合物片包括注塑或熱壓成型的聚合物片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，其特征在于，在步驟⑴中，所述夾持裝置包括長形票夾。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，其特征在于，在步驟⑴中，所述清洗和干燥處理的操作，具體包括 依次用堿、蒸餾水、酸、蒸餾水和無水乙醇超聲清洗后，置于溫度為40-90°C的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，其特征在于，在步驟⑶中，所述金屬絲主要包括銅絲、鐵絲、不銹鋼絲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，其特征在于，在步驟⑶中，所述預(yù)設(shè)形狀包括十字形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，其特征在于，在步驟(5)中，所述在聚合物片的微通道末端處鉆出邊緣光滑的圓孔的操作，具體包括 用臺鉆在聚合物片的微通道末端處鉆出邊緣光滑的圓孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，其特征在于，在步驟(5)中，所述將鉆孔過程中產(chǎn)生的殘渣清理干凈的操作，具體包括 用包括注射器針頭的尖銳工具，在體視顯微鏡下將鉆孔過程中產(chǎn)生的殘渣清理干凈，使通道暢通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于金屬絲熱壓法的聚合物微流控芯片批量制造工藝，包括將聚合物片夾持在兩個載玻片之間，置入120-180℃烘箱中熱壓20-30min；冷卻后在載玻片上依次疊置金屬絲、聚合物片和另一載玻片，置入120-180℃烘箱中熱壓20-30min，冷卻后將帶有金屬絲的聚合物片放入濃硝酸溶液形成微通道；在聚合物片的微通道末端處鉆出邊緣光滑的圓孔，將聚合物基片上有微通道的一側(cè)與蓋片在乙醇中相對貼合后取出，置于兩個載玻片之間烘干后，避開微通道部分在80-140℃烘箱中熱封接5-20min。該聚合物微流控芯片批量制造工藝，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率高、成本低和精確性好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B01L3/00GK103055985SQ20121059269
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者蒲巧生, 郭錦秀, 杜鋼鋒, 吳晶, 丁輝, 蔡秋蓮, 董小魯, 高小童 申請人:蘭州大學(xué)