一种基于激光加工的层叠式微流控气动阀芯片及制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于激光加工的层叠式微流控气动阀芯片及制备方法，该芯片包括入口薄膜层

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光加工的层叠式微流控气动阀芯片及制备方法


[0001]本专利技术涉及微流控芯片
，具体涉及一种基于激光加工的层叠式微流控气动阀芯片以及该芯片的制备方法
。

技术介绍

[0002]微流控芯片是用微细加工技术将微通道网格以及其他功能单元集中在很小面积上的芯片上，由于集成度高，不仅能减少试剂消耗，提高实验效率，还能增加实验过程的安全性
。
经过近三十年的快速发展，微流控技术已经在许多领域取得广泛应用，特别是在化学
、
生物
、
医学等领域，微流控技术有着独特优势
。
[0003]微阀是微流控芯片中用于实现微流体操控的最为重要的功能单元之一，基本功能是实现流体通道的导通和隔断
。
在微阀技术中，最早由
Quake
研究组于
2000
年提出的气动微阀，由于结构简单
、
响应速度快
、
易于大规模集成等优点，已成为目前微流控芯片中研究与应用最广泛的微阀技术
。
这种气动阀芯片以
PDMS
为材料，主要由两条垂直相交的通道以及夹在两通道间的弹性薄膜构成，其中一条通道为流体通道，用于芯片中的流体传输；另一条通道为控制通道，一般与外接压力源相连，通过调节控制通道的压强促使弹性薄膜朝流体通道发生形变，从而控制流体通道的导通和隔断
。
上述结构特征使得气动阀特别适合大规模的集成于微流控芯片上，因此在生化反应与分析领域中获得越来越多的关注
。
[0004]但是由于
PDMS
材料本体多孔容易造成气体泄漏或污染，并且耐有机溶剂性差；
PDMS
芯片制备过程需要光刻
、
等离子体活化辅助键合等步骤，制作周期长
、
过程繁琐
、
仪器价格昂贵
、
需要干净加工环境，所以难以普遍推广
。
而现有的其他微流控气动阀芯片或是隔膜材料特性差，或是芯片加工成本高
、
过程繁琐
、
制作周期长
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供的一种基于激光加工的层叠式微流控气动阀芯片及其方法，该装置和方法主要解决了现有芯片加工成本高
、
过程繁琐
、
制作周期长
、
材料特性差等问题，采用分层构造的方式，利用激光在薄膜上微加工出每层微流道的结构，然后将每层薄膜按照顺序进行贴合，从而制作成层叠式微流控气动阀芯片
。
[0006]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0007]一种基于激光加工的层叠式微流控气动阀芯片，包括入口薄膜层
、
流体通道层
、
弹性薄膜层
、
控制通道层
、
底薄膜层，所述底薄膜层作为基底基层，所述控制通道层盖设在所述底薄膜层表面，所述弹性薄膜层盖设在所述控制通道层上，所述流体通道层盖设在所述弹性薄膜层上，所述入口薄膜层盖设在所述流体通道层上；
[0008]其中，在所述流体通道层中形成有第一液体通道和第二液体通道，在所述控制通道层中形成有控制通道，在所述第一液体通道上设有主液体通道进水口
、
主液体通道出水口，在第二液体通道上设有次液体通道出水口，在所述控制通道上设有控制通道进气口
、
控制通道出气口
。
[0009]根据本专利技术所提供的一种基于激光加工的层叠式微流控气动阀芯片，在所述入口薄膜层上分别设置有第一流道入口
、
第一主流道出口
、
第二主流道出口
、
第一进气口
、
第一出气口，在所述流体通道层上分别设置有主液体通道进水口
、
主液体通道出水口
、
次液体通道出水口
、
第二进气口
、
第二出气口，所述入口薄膜层的第一流道入口
、
第一主流道出口
、
第二主流道出口
、
第一进气口
、
第一出气口分别与所述流体通道层的主液体通道进水口
、
主液体通道出水口
、
次液体通道出水口
、
第二进气口
、
第二出气口一一对应覆盖；
[0010]所述主液体通道进水口
、
主液体通道出水口设置在第一液体通道上，所述次液体通道出水口设置在第二液体通道上，所述主液体通道进水口
、
主液体通道出水口
、
次液体通道出水口与外界相连通
。
[0011]根据本专利技术所提供的一种基于激光加工的层叠式微流控气动阀芯片，在所述弹性薄膜层上设有第三进气口
、
第三出气口，在所述控制通道层上设置有控制通道进气口
、
控制通道出气口，所述控制通道层的控制通道进气口与所述入口薄膜层的第一进气口
、
所述流体通道层的第二进气口
、
所述弹性薄膜层的第三进气口相互覆盖，所述控制通道层的控制通道出气口与所述入口薄膜层的第一出气口
、
所述流体通道层的第二出气口
、
所述弹性薄膜层的第三出气口相互覆盖；
[0012]所述控制通道进气口
、
控制通道出气口与外界相连通
。
[0013]根据本专利技术所提供的一种基于激光加工的层叠式微流控气动阀芯片，所述第一液体通道的宽度为
0.8
‑
1.2mm
，第二液体通道的宽度为
0.3
‑
0.9mm。
[0014]根据本专利技术所提供的一种基于激光加工的层叠式微流控气动阀芯片，所述第一液体通道与所述控制通道之间在平面内为相交设置
。
[0015]根据本专利技术所提供的一种基于激光加工的层叠式微流控气动阀芯片，所述弹性薄膜层中的弹性薄膜的材质为
PDMS
，其厚度为
50
μ
m。
[0016]一种基于激光加工的层叠式微流控气动阀芯片的制备方法，应用于上述的一种基于激光加工的层叠式微流控气动阀芯片，包括：
[0017]建立微流控芯片模型；
[0018]将微流控芯片模型进行分层，分别是入口薄膜层
、
流体通道层
、
弹性薄膜层
、
控制通道层
、
底薄膜层，并得到每层的通道图形；
[0019]按照分层完成后的通道图形，利用激光加工技术依次在各个薄膜层上进行加工，根据通道图形，沿着其轨迹将薄膜层击穿，去除通道内部被击穿的部分，从而得到每一层的通道结构；
[0020]将加工好后的每层薄膜的粘合层封膜撕下，按照入口薄膜层
、<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于激光加工的层叠式微流控气动阀芯片，其特征在于，包括：入口薄膜层
、
流体通道层
、
弹性薄膜层
、
控制通道层
、
底薄膜层，所述底薄膜层作为基底基层，所述控制通道层盖设在所述底薄膜层表面，所述弹性薄膜层盖设在所述控制通道层上，所述流体通道层盖设在所述弹性薄膜层上，所述入口薄膜层盖设在所述流体通道层上；其中，在所述流体通道层中形成有第一液体通道和第二液体通道，在所述控制通道层中形成有控制通道，在所述第一液体通道上设有主液体通道进水口
、
主液体通道出水口，在第二液体通道上设有次液体通道出水口，在所述控制通道上设有控制通道进气口
、
控制通道出气口
。2.
根据权利要求1所述的层叠式微流控气动阀芯片，其特征在于：在所述入口薄膜层上分别设置有第一流道入口
、
第一主流道出口
、
第二主流道出口
、
第一进气口
、
第一出气口，在所述流体通道层上分别设置有主液体通道进水口
、
主液体通道出水口
、
次液体通道出水口
、
第二进气口
、
第二出气口，所述入口薄膜层的第一流道入口
、
第一主流道出口
、
第二主流道出口
、
第一进气口
、
第一出气口分别与所述流体通道层的主液体通道进水口
、
主液体通道出水口
、
次液体通道出水口
、
第二进气口
、
第二出气口一一对应覆盖；所述主液体通道进水口
、
主液体通道出水口设置在第一液体通道上，所述次液体通道出水口设置在第二液体通道上，所述主液体通道进水口
、
主液体通道出水口
、
次液体通道出水口与外界相连通
。3.
根据权利要求2所述的层叠式微流控气动阀芯片，其特征在于：在所述弹性薄膜层上设有第三进气口
、
第三出气口，在所述控制通道层上设置有控制通道进气口
、
控制通道出气口，所述控制通道层的控制通道进气口与所述入口薄膜层的第一进气口
、
所述流体通道层的第二进气口
、
所述弹性薄膜层的第三进气口相互覆盖，所述控制通道层的控制通道出气口与所述入口薄膜层的第一出气口
、
所述流体通道层的第二出气口...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾原，彭星炜，张智星，张文伟，杨焕，王萌，田金鹏，宋秋明，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：