本發(fā)明屬于微流控芯片制作，特別涉及利用聚焦激光刻蝕法制備微流控芯片的方法、微流控芯片及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、微流控技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)分析和材料科學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，其制造工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是微流道的制作。微流道的傳統(tǒng)制作方法包括化學(xué)刻蝕、軟光刻、紫外光刻、電子束直寫、噴墨打印等。

2、以上方法在應(yīng)用中有各自的局限性。例如，軟光刻利用彈性模具進(jìn)行微結(jié)構(gòu)復(fù)制，雖然成本低、操作簡(jiǎn)便，但精度受限于模具精度。紫外光刻利用紫外光通過掩模將圖案轉(zhuǎn)移到光刻膠上，雖然分辨率高，但設(shè)備昂貴且工藝復(fù)雜。電子束直寫技術(shù)利用電子束在光刻膠上直接刻蝕圖案，具有極高分辨率，可用于制作納米級(jí)微結(jié)構(gòu)，但該方法速度慢、成本高，不適合大批量生產(chǎn)。噴墨打印將液態(tài)材料通過噴嘴噴射到基板上形成圖案化的微流道，操作簡(jiǎn)便、成本低，但分辨率較低，無法制作高精度微流道。其他方法，包括飛秒激光雙光子直寫與絲網(wǎng)印刷等，均難以同時(shí)滿足高精度、高速度、低成本的要求。

3、因此，兼具高效、低成本與高精度微流控芯片制造方法是推廣微流控技術(shù)應(yīng)用所迫切需要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出利用聚焦激光刻蝕法制備微流控芯片的方法、微流控芯片及應(yīng)用。本發(fā)明所述方法兼具高效、低成本與高精度的優(yōu)點(diǎn)。

2、本發(fā)明提出了一種聚焦激光刻蝕法制備微流控芯片的方法。傳統(tǒng)的微流控技術(shù)在精度、成本、速度和復(fù)雜性方面存在諸多限制，這些限制嚴(yán)重影響了其在實(shí)際應(yīng)用中的廣泛推廣和使用。為了克服這些挑戰(zhàn)，本發(fā)明旨在開發(fā)一種高效且低成本的快速原型減材制作微流控芯片的方法。季戊四醇三丙烯酸酯作為一種性能優(yōu)異的光刻膠材料，在這一過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。季戊四醇三丙烯酸酯不僅價(jià)格低廉，使其在大規(guī)模生產(chǎn)中具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，而且其優(yōu)異的性能使其成為理想的選擇。更為重要的是，季戊四醇三丙烯酸酯具有良好的生物相容性，這使得它在生物醫(yī)學(xué)工程和相關(guān)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。通過使用季戊四醇三丙烯酸酯減材制作微流控芯片，本發(fā)明不僅能夠顯著降低生產(chǎn)成本，還能提高微流控芯片的生產(chǎn)效率，從而推動(dòng)微流控技術(shù)在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。

3、本發(fā)明的利用聚焦激光刻蝕法制備微流控芯片的方法，包括以下步驟：

4、將光刻膠涂覆在基底表面，經(jīng)過曝光聚合形成光刻膠基底；

5、根據(jù)微流道圖案設(shè)計(jì)聚焦紅外激光的掃描軌跡，在所述光刻膠基底上進(jìn)行微道激光加工，得到樣品；

6、通過等離子處理所述樣品表面，并由偶聯(lián)劑實(shí)現(xiàn)光刻膠與聚二甲基硅氧烷的粘合，得到微流控芯片。

7、優(yōu)選的，所述光刻膠包括季戊四醇三丙烯酸酯和光引發(fā)劑。

8、優(yōu)選的，所述光刻膠中，光引發(fā)劑與季戊四醇三丙烯酸酯的質(zhì)量體積比為1：（50-100）。

9、優(yōu)選的，所述光引發(fā)劑包括光引發(fā)劑369。該光引發(fā)劑對(duì)紫外光有強(qiáng)烈的吸收。

10、優(yōu)選的，所述基底包括氧化銦錫玻璃。

11、優(yōu)選的，所述氧化銦錫玻璃是用低壓空氣等離子清洗儀（vp-r?series，廣州善準(zhǔn)科技有限公司）處理氧化銦錫玻璃表面5-10分鐘，然后將氧化銦錫玻璃浸泡在硅烷偶聯(lián)劑kh570中20-30分鐘，取出后用異丙醇清洗干凈。

12、優(yōu)選的，將氧化銦錫玻璃表面處理過后，以1500-4000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋涂光刻膠20-30秒，得到幾微米至幾十微米厚度的光刻膠，然后使用紫外燈照射3-5秒使得光刻膠發(fā)生聚合反應(yīng)，聚合完畢后，先后用顯影液（丙二醇甲醚醋酸酯）和異丙醇清洗光刻膠表面聚合后的殘留物，并使用干凈的氮?dú)飧稍铩?/p>

13、優(yōu)選的，所述顯影液包括丙二醇甲醚醋酸酯。

14、優(yōu)選的，所述微道激光加工的過程中使用了聚焦激光系統(tǒng)（aresis?tweez?305），也稱為紅外聚焦激光蝕刻系統(tǒng)。

15、優(yōu)選的，微道激光加工的過程中使用一種連續(xù)波激光器（1064nm），其最大功率為5w。

16、優(yōu)選的，所述激光器是聚焦激光系統(tǒng)（aresis?tweez?305）的一部分，該系統(tǒng)提供了激光掃描路徑的編程控制軟件平臺(tái)、光鑷系統(tǒng)和高精度電動(dòng)載物臺(tái)（h117e1n4/e,?priorscientific）。高精度電動(dòng)載物臺(tái)被安裝在配備了不同放大倍率物鏡的倒置顯微鏡（eclipse?ti2-u,?nikon）上。

17、tweez?305利用聲光偏轉(zhuǎn)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)激光光束位置的快速改變（100000hz）。它內(nèi)置的編程環(huán)境可以創(chuàng)建由二維點(diǎn)陣構(gòu)成的多種圖案，這為快速原型刻蝕提供了便利，省去了傳統(tǒng)光刻中的掩模版制作過程。

18、優(yōu)選的，所述微道激光加工的過程中，使用了激光器，激光器的功率為激光器最大功率的10-50%，進(jìn)一步為30-50%。

19、優(yōu)選的，微道激光加工完成后，使用異丙醇進(jìn)行超聲清洗10-30秒，然后用超純水沖洗干凈，以去除刻蝕過程中的殘留物。

20、受物鏡放大倍率和相機(jī)尺寸的限制，對(duì)于小面積的光刻膠刻蝕，能夠直接在二維點(diǎn)陣上寫入圖案，然后只需開啟激光鑷子的開關(guān)即可完成刻蝕，其中激光照射時(shí)間為0.01秒，功率為激光器最大功率的30%。而對(duì)于大面積的刻蝕，需要通過移動(dòng)電動(dòng)載物臺(tái)進(jìn)行連續(xù)刻蝕以形成特定的圖案，功率為激光器最大功率的50%，通常設(shè)定的移動(dòng)速度為80-100微米/秒，10分鐘就可以刻蝕完成?？涛g完成后，使用異丙醇進(jìn)行超聲清洗10-30秒，然后用超純水沖洗干凈，以去除刻蝕過程中的殘留物。清洗完成后使用干凈的氮?dú)鈦砀稍飿悠贰?/p>

21、由于季戊四醇三丙烯酸酯光刻膠不能直接與聚二甲基硅氧烷結(jié)合，因此，需要對(duì)光刻膠表面進(jìn)行特殊處理，利用硅烷偶聯(lián)劑作為中間連接鍵，將光刻膠與平板聚二甲基硅氧烷鍵合在一起。

22、優(yōu)選的，首先，對(duì)刻蝕后的微流道樣品進(jìn)行等離子清洗儀處理10分鐘，然后將基底樣品浸泡在硅烷偶聯(lián)劑中30分鐘，取出后直接用干凈的氮?dú)鈦砀稍飿悠?。接著，在聚二甲基硅氧烷上根?jù)微流控芯片的輸入口和輸出口的對(duì)應(yīng)位置打孔。然后，將打孔后的平板聚二甲基硅氧烷進(jìn)行等離子清洗儀處理10分鐘。處理完成后，直接將基底樣品和聚二甲基硅氧烷對(duì)準(zhǔn)并貼合，在紫外線輻照60-90分鐘使其鍵合在一起。這樣，就成功地將光刻膠和聚二甲基硅氧烷鍵合在一起，為微流控芯片的使用提供了必要的條件。

23、一種微流控芯片，由上述方法制備得到。

24、上述微流控芯片在檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

25、優(yōu)選的，所述檢測(cè)包括在生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)分析或材料科學(xué)領(lǐng)域中的檢測(cè)。

26、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：

27、（1）本發(fā)明所述方法簡(jiǎn)化了工藝流程，降低了制作成本，同時(shí)保持了高精度。傳統(tǒng)方法如軟光刻和紫外光刻雖然精度高，但設(shè)備昂貴且工藝復(fù)雜；而噴墨打印和絲網(wǎng)印刷雖然成本低，但精度和分辨率不足。本發(fā)明聚焦激光刻蝕方法則兼具高精度和低成本的優(yōu)勢(shì)。

28、（2）本發(fā)明所述方法制作的微流道結(jié)構(gòu)具有高生物相容性，適用于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域。傳統(tǒng)方法在材料選擇和加工過程中可能會(huì)引入不兼容的物質(zhì)，而本發(fā)明聚焦激光刻蝕季戊四醇三丙烯酸酯光刻膠能夠避免這一問題，確保微流道結(jié)構(gòu)的生物相容性。

29、（3）本發(fā)明所述方法制作速度快，適合快速原型制作。相比于電子束直寫和飛秒激光雙光子直寫等高精度但速度慢的方法，本發(fā)明聚焦激光刻蝕方法能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成高精度微流道的制作，提高了生產(chǎn)效率，具有廣泛的應(yīng)用潛力和研究?jī)r(jià)值。