一种微/纳升定量进样的微流控芯片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种微/纳升定量进样的微流控芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微通道和微结构，原位制备了两个电渗泵，施加电场后，依靠电渗流的作用，实现定量进样和驱动功能，微流控芯片上双泵合一，从而实现对微/纳升级别的微流体溶液的定量进样，主要应用于生物测定、相变反应、多组分反应等相关领域。该微流控芯片操作简单、实现了微流体溶液的微/纳升级别的定量进样，极大降低了微流体溶液定量进样的成本，具有便携、经济、快速、高效的特点，为微流体溶液的定量进样提供了一种全新的微量进样技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，该微流控芯片表面有微通道和微结构，原位制备了两个电渗泵，施加电场后，依靠电渗流的作用，实现定量进样和驱动功能，微流控芯片上双泵合一，从而实现对微/纳升级别的微流体溶液的定量进样，主要应用于生物测定、相变反应、多组分反应等相关领域。
技术介绍
微流控分析芯片作为一种新型的分析平台具有微型化、自动化、集成化、便捷和快速等优点，已经在很多领域获得了广泛的应用，例如细胞生物学、分析化学、环境监测与保护、司法鉴定和药物合成筛选。在微流控分析芯片中，微流体的定量进样是样品处理和分析的关键，例如生物测定、相变反应、多组分反应中就需要这样的操作，这是由于微流控分析芯片的特点就要对微观尺度下的微流体进行操作和控制，而作为操作和控制对象的流体量又极其微小，导致微流体的流动特性与宏观有很大的不同，在宏观尺度下可以忽略的现象在微观尺度下成为流体流动的主要影响因素。近年来，在微流控分析芯片上如何实现对微流体的定量进样，已经成为微流控分析芯片技术中的研究难题和热点。对微流控芯片中微流体的定量进样可通过微泵实现。近年来，随着微流控技术的发展和成熟，研发了很多方法和器件，在一定程度上实现了对微流控芯片中微流体的驱动和控制，同时也存在一些局限性。在微泵研究方面，包括机械微泵和非机械微泵。例如，压力泵(机械或注射泵)操作简单、容易实现、成本低廉，但不易在芯片上实现小型化。热气动力微泵制动机理简单、条件要求低、适合批量生产，但由于热延迟，制动频率较低。静电微泵的特点是制动频率高、结构简单，但制动力较低。电磁微泵具有较大的制动力，工作电压低，但体积上没有优势。电流体动力微泵结构简单、容易加工、成本低，但对液流的介电性质要求苛刻。然而，常规的进样技术很难在微通道中完成对微流体的定量进样，电渗驱动是目前微流控分析芯片中使用最广的微流体驱动和控制技术，具有流速平稳、无脉冲、可实现无阀的液流切换。发展一种便捷、快速、高效、低成本的微流体定量进样技术，尤其是电渗泵定量进样应是微流控芯片上微泵的研究方向之一，目前尚未有实质性的突破。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了，该微流控芯片表面有微通道和微结构，原位制备了两个电渗泵，施加电场后，依靠电渗流的作用，实现定量进样和驱动功能，微流控芯片上双泵合一，从而实现对微/纳升级别的微流体溶液的定量进样，主要应用于生物测定、相变反应、多组分反应等相关领域。为实现上述目的，本专利技术采用以下的操作步骤(I)用计算机辅助设计软件设计和绘制微流控芯片中各层芯片的微结构和微通道图形。(2)通过微加工技术在各层微流控芯片基材表面和粘性薄膜上加工所需的微结构和微通道，包括电渗泵微通道、进样孔、样品通道和出样孔。(3)将普通毛细管埋入电渗泵微通道，用环氧树脂进行固定与密封。(4)利用双层粘性薄膜，将各层微流控芯片对齐、粘合、加压封合，组成定量进样的微流控芯片。本专利技术中，微/纳升定量进样的微流控芯片的基材可以是PMMA、PC、PVC、C0C、铜、铝、不锈钢、硅片、玻璃圆片，也可是市售的各类普通CD光盘。本专利技术中，微/纳升定量进样的微流控芯片的微流控芯片和粘性薄膜的微结构和微通道可以通过数控铣刻、激光刻蚀、LIGA技术、模塑法、热压法、化学腐蚀制备，也可用软刻蚀技术制备。本专利技术中，微/纳升定量进样的微流控芯片是由两层芯片组成，各层芯片之间用粘性薄膜贴合，粘性薄膜可以是双层力致粘性薄膜，也可是普通双面胶薄膜。本专利技术中，微/纳升定量进样的微流控芯片的微通道的微/纳结构是由电渗泵微通道和进样微通道两部分组成。本专利技术中，微/纳升定量进样的微流控芯片的微通道的电渗泵包括进样电渗泵和驱动电渗泵两个部分，第一部分实现定量进样，第二部分实现样品驱动。本专利技术提出的，操作简单、实现了微流体溶液的微/纳升级别的定量进样，极大降低了微流体溶液定量进样的成本，具有便携、经济、快速、高效的特点，在生物测定、相变反应、多组分反应等相关领域中具有良好的应用前景。附图说明图1. 一种微/纳升定量进样的微流控芯片的结构示意图。a.驱动泵，b.进样泵，c.溶液缓冲孔，d.样品通道，e.溶液出口。具体实施方案实施例1用计算机辅助设计软件设计和绘制微流体流动可控的微流控芯片的两层芯片的微结构和微通道图形。利用数控CNC系统加工制备两层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)芯片的微结构和微通道，分别用自来水、蒸馏水清洗各层芯片，并用乙醇擦拭芯片表面残留的指纹、油溃等污溃。在双面胶薄膜上，用刻字机加工制备所需的微结构和微通道。将普通毛细管埋入电渗泵微通道，用环氧树脂进行固定与密封。将两层芯片小心对齐、粘合、加压封合，制成定量进样的微流控芯片。将样品溶液通过进样电渗泵加入微流控芯片的进样注入孔，控制电压和进样时间，达到所需体积的溶液后，在驱动电渗泵的驱动下，定量的溶液进入微通道中，最后实现了微/纳升级别的微流体溶液的定量进样。实施例2用计算机辅助设计软件设计和绘制离心式微流控芯片的两层芯片的微结构和微通道图形。利用数控CNC系统加工制备两层圆片状聚碳酸酯(PC)芯片的微结构和微通道，分别用自来水、蒸馏水清洗各层芯片，并用乙醇擦拭芯片表面残留的指纹、油溃等污溃。在双面胶薄膜上，用刻字机加工制备所需的微结构和微通道。将普通毛细管埋入电渗泵微通道，用环氧树脂进行固定与密封。将两层芯片小心对齐、粘合、加压封合，制成定量进样的微流控芯片。将样品溶液通过进样电渗泵加入微流控芯片的进样注入孔，控制电压和进样时间，达到所需体积的溶液后，在驱动电渗泵的驱动下，定量的溶液进入微通道中，最后实现了微/纳升级别的微流体溶液的定`量进样。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微/纳升定量进样的微流控芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微通道和微结构，原位制备了两个电渗泵，施加电场后，依靠电渗流的作用，实现定量进样和驱动功能，微流控芯片上双泵合一，从而实现对微/纳升级别的微流体溶液的定量进样。

【技术特征摘要】
1 .ー种微/纳升定量进样的微流控芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微通道和微结构，原位制备了两个电渗泵，施加电场后，依靠电渗流的作用，实现定量进样和驱动功能，微流控芯片上双泵合一，从而实现对微/纳升级别的微流体溶液的定量进样。2.按权利要求1所述的微/纳升定量进样的微流控芯片及其制备方法，其特征在于，其制作步骤如下 (1)用计算机辅助设计软件设计和绘制微流控芯片中各层芯片的微结构和微通道图形。(2)通过微加工技术在各层微流控芯片基材表面和粘性薄膜上加工所需的微结构和微通道，包括电渗泵微通道、进样孔、样品通道和出样孔。(3)将普通毛细管埋入电渗泵微通道，用环氧树脂进行固定与密封。(4)利用双层粘性薄膜，将各层微流控芯片对齐、粘合、加压封合，组成定量进样的微流控芯片。3.按权利要求1或2所述的微/纳升定量进样的微流控芯片及其制备方法，其特征在干，这种微/纳升定量进样的微流控芯片的核心功能器件是微流控芯片，此芯片可以批量生产、多次利用、灵活设计与组装。4.按权利要求1或2所述的微/纳升定量进样的微流控芯片及其制备方法，其特征在干，这种微/纳升定量进样的微流控芯片的微结构和微通道是通过数...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶嘉明，王晓东，沙俊，聂富强，
申请(专利权)人：苏州汶颢芯片科技有限公司，
类型：发明
国别省市：