一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法。利用光刻技术，实现X切铌酸锂晶片表面的图案化，利用真空蒸镀技术在图案化的微区域蒸镀铁膜，然后利用退火工艺实现微流控芯片的制作。利用聚焦激光光斑微液滴边缘的移动，可实现微液滴的切割。此技术发明专利技术弥补了微流控芯片技术中缺少对微液滴切割手段的不足，实现了微液滴的切割路线可调，切割时间可控，整个切割过程可实时观测，这对生物医药和生命科学领域的发展具有重大意义。

A Method for Cutting Microdroplets in Microfluidic Chips

【技术实现步骤摘要】
一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法
本专利技术涉及微流控芯片的操控领域，具体涉及一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法。
技术介绍
微流控芯片技术近年来发展迅速，芯片集成的部件越来越多，且集成规模也越来越大，同时微流控芯片可以处理大量的平行样本，具有通量高、分析速度快、污染小的特点，为材料学、化学、生命科学、生物医学领域的应用提供了一个有力的平台。尽管已经有了这么多引人注目的发展，但是在微流控领域仍然面临着很多的挑战，对于微液滴的分离手段仍然十分有限，这为微流控技术的应用带来了诸多不便。本专利技术基于这样的问题现状，专利技术了一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法，弥补了微流控芯片技术中缺少对微液滴切割手段的不足，实现了微液滴的切割路线可调，切割时间可控，整个切割过程可实时观测，这对微流控芯片技术的发展和应用具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是实现一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法。本专利技术所采用的具体技术方案如下：一种用于微流控芯片中微液滴切割的方法，所使用的芯片主要制作工艺为利用光刻技术在X切纯铌酸锂晶片上形成一个图案化的微区域，然后在该微区域上通过真空蒸镀技术镀上一层铁膜，在氧气中经过高温退火后，制得微流控芯片。此芯片的制作材料是高纯度铁丝和X切铌酸锂晶片。在实验室里使用光刻技术在铌酸锂表面上制作图案化的微区域，光刻技术时所用的掩膜版是由我们独立绘制图纸，并交给微流控设备厂家制作的。将显影后的铌酸锂晶片放在真空蒸镀机蒸镀平台上蒸镀铁膜，然后将制得的芯片在氧气环境中进行高温退火，冷却至室温后制得我们所需要的微流控芯片，镀上铁膜的微区域可实现对微液滴的切割。蒸镀铁膜的质量跟铌酸锂表面洁净度十分密切，因此为保证铁膜与铌酸锂表面牢固接触，我们在进行光刻前，先对铌酸锂用无水乙醇进行超声波清洗，然后再用等离子清洗机进行等离子体清洗。将绝缘油用移液枪滴在微流控芯片表面上有铁膜的微区域中，使用CCD相机捕获清晰的微液滴物像，打开激光器，适当调节激光器功率，使激光进入物镜聚焦在微流控芯片上。通过计算机程序控制透明三维平移台运动，使聚焦激光光斑照射到微液滴的边缘，通过计算机控制激光扫描的路径，可实现切割时间可控，切割位置可控，切割过程可实时观测的微液滴切割。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：此技术专利技术弥补了微流控芯片技术中缺少对微液滴切割手段的不足，实现了微液滴的切割路线可调，切割时间可控，整个切割过程可实时观测。而且此微流控芯片可批量生产，制作简单且成本较低，整个制作流程安全无污染。附图说明图1为本专利技术用于微液滴切割的微流控芯片结构示意图。图2为用于微流控芯片中微液滴切割的一种实施例(实施例1)的切割过程图。图3为用于微流控芯片中微液滴切割的一种实施例(实施例2)的切割过程图。图4为用于微流控芯片中微液滴切割的一种实施例(实施例3)的切割过程图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步说明在本专利技术中用于微液滴切割的微流控芯片结构如图1所示。我们使用光刻技术，利用光刻胶，掩膜版和紫外曝光箱上进行微流控芯片的制作。光刻主要有旋涂，前烘，曝光，显影，去胶五个工艺组成。为保证铁膜质量，在进行光刻前，先对铌酸锂晶片进行清洗，具体操作为用无水乙醇超声清洗15分钟，并用氮气吹干，然后进行等离子清洗。由于我们需要在特定微区域上蒸镀铁膜，故使用SUN-115P正性光刻胶，使用旋涂机在铌酸锂晶片表面均匀旋涂一层光刻胶。然后在80℃下烘干20min，冷却至室温后进行曝光处理。曝光时所使用的掩膜版是我们使用AutoCAD软件设计，交给微流控设备厂家制作的。通过曝光将掩膜版上的微流控芯片设计图案转移到光刻胶涂层上。然后用SUN-238D显影液将曝光图案区的光刻胶洗去。这样我们就把掩膜版上的图案成功转印到了铌酸锂晶片上。然后将直径为0.4mm的高纯度铁丝缠绕在真空蒸镀机的钨丝上，将显影后的铌酸锂晶片放在样品台上，抽真空至2.5x10-2pa后，进行蒸镀铁膜的步骤。蒸镀完毕后，放在SUN-80R去胶液中，洗掉多余的SUN-115P正性光刻胶。然后将镀上铁膜的铌酸锂晶片放在单温区管式退火炉中，在氧气气氛中1000℃保温3h进行退火处理，目的是将铁膜扩散进铌酸锂中，待其冷却至室温即完成芯片的制作。芯片的制作是完成本专利技术的工具，仪器的使用也是完成本专利技术所必须的操作。将微流控芯片放置在透明三维平移台上，使用CCD相机捕获清晰的微液滴物像，打开激光器，适当调节激光器功率，使激光进入物镜聚焦在微流控芯片上。通过计算机程序控制透明三维平移台运动，使聚焦激光光斑照射到微液滴的边缘，通过计算机控制激光扫描的路径和速度，可实现切割位置可控，切割时间可控，可实时观测的微液滴切割。下面给出本专利技术用于切割微液滴方案的具体实施例，具体实施例仅用于详细说明本专利技术，并不限制本申请权利要求的保护范围。实施例1使用405nm激光器，激光功率30mW，物镜放大倍数为25倍，将激光光斑聚焦在微液滴的边缘，控制激光光斑的移动，实现微液滴的局部切割，切割出的液滴形状如说明书附图图2所示。实施例2使用405nm激光器，激光功率40mW，物镜放大倍数为25倍，将激光光斑聚焦在微液滴的边缘，控制激光光斑的移动，实现微液滴的局部切割，切割出的液滴形状如说明书附图图3所示。实施例3使用405nm激光器，激光功率50mW，物镜放大倍数为25倍，将激光光斑聚焦在微液滴的边缘，控制激光光斑的移动，实现微液滴的局部切割，切割出的液滴形状如说明书附图图4所示。以上所述具体实例对本专利技术的技术方案、实施办法做了进一步的详细说明，应理解的是，以上实例并不仅用于本专利技术，凡是在本专利技术的精神和原则之内进行的同等修改、等效替换、改进等均应该在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于微液滴切割的微流控芯片，其特征在于：利用光刻技术，实现X切铌酸锂表面的图案化，利用真空蒸镀技术在图案化的微区域蒸镀铁膜，然后利用退火工艺实现微流控芯片的制作。

【技术特征摘要】
1.一种用于微液滴切割的微流控芯片，其特征在于：利用光刻技术，实现X切铌酸锂表面的图案化，利用真空蒸镀技术在图案化的微区域蒸镀铁膜，然后利用退火工艺实现微流控芯片的制作。2.一种用于微流控芯片中微...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎文博，高开放，张雄，吴巧添，昝知韬，高作轩，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12