一种微流控芯片的接口结构及其制作方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种微流控芯片的接口结构及其制作方法和应用。所述微流控芯片的接口结构包括引流管、微流通道入/出口、第一密封层和第二密封层，所述引流管插入所述微流通道入/出口中形成过盈配合，所述第一密封层为密封胶，所述密封胶粘结所述引流管与所述微流通道入/出口，所述第二密封层的材料与所述微流控芯片的材料相同，所述第二密封层覆盖所述第一密封层并与所述微流控芯片和引流管粘贴。本发明专利技术的接口结构具有封接牢固、耐受压力强的特点，能够满足微流控芯片高通量合成等需要较高流速的实验需求。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种微流控芯片的接口结构及其制作方法和应用。所述微流控芯片的接口结构包括引流管、微流通道入/出口、第一密封层和第二密封层，所述引流管插入所述微流通道入/出口中形成过盈配合，所述第一密封层为密封胶，所述密封胶粘结所述引流管与所述微流通道入/出口，所述第二密封层的材料与所述微流控芯片的材料相同，所述第二密封层覆盖所述第一密封层并与所述微流控芯片和引流管粘贴。本专利技术的接口结构具有封接牢固、耐受压力强的特点，能够满足微流控芯片高通量合成等需要较高流速的实验需求。【专利说明】一种微流控芯片的接口结构及其制作方法和应用
本专利技术涉及微流通道的封接
，尤其涉及一种微流控芯片的接口结构及其制作方法和在微流控装置的封接中的应用。
技术介绍
微流控技术是近年来发展起来的在微/纳尺度控制流体流动的技术。因其使用方便、价格低廉，已经广泛应用到生物分析、细胞和微生物培养以及药物合成筛选等领域，是下一代病原体检测、生物学研究以及药物合成、筛选平台构建的基础。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种具有透光性好、高生物相容性等突出优点的聚合物，以PDMS为主要材料的微流控芯片已经被广泛应用于病原体检测、细胞和微生物培养以及药物合成筛选等领域。此外，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、热塑性弹性体(TPE)、聚氨酯丙烯酸甲酯(PUMA)或紫外固化胶(如Norland紫外固化胶)也常作为微流控芯片的材料。然而，在微流控芯片上进行实验时面临许多问题，包括细菌污染、管道堵塞、产生气泡以及管道封接处封接不牢等。微流控芯片与流体引入/引出管道封接处封接不牢的问题极大地限制了微流控芯片的应用。封接不牢的问题通常在需要在微流管道中引入较大压力时出现，该问题极大地限制了流体在微流控管道中流动的速度或能形成的压力，影响微流控芯片在分析和合成时的通量以及分离效果。因此，封接问题已经成为长期阻碍微流控芯片进一步发展应用的障碍。目前，国内外已经有人关注这个问题，并且提出了一些解决方法，例如O型环封接法、直接插管法和用环氧胶封接法等，但这些方法依然存在制作方法复杂、封接不牢和耐受压力小等问题。
技术实现思路
针对微流控芯片与流体引入/引出管道封接处封接不牢的问题，本专利技术提供一种微流控芯片的接口结构及其制作方法和在微流控装置的封接中的应用，本专利技术的接口结构具有封接牢固、耐受压力强的特点。在第一方面，本专利技术提供一种微流控芯片的接口结构，包括引流管、微流通道入/出口、第一密封层和第二密封层，所述引流管插入所述微流通道入/出口中形成过盈配合，所述第一密封层为密封胶，所述密封胶粘结所述引流管与所述微流通道入/出口，所述第二密封层的材料与所述微流控芯片的材料相同，所述第二密封层覆盖所述第一密封层并与所述微流控芯片和引流管粘贴。作为本专利技术的优选实施方式，所述微流控芯片的材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、热塑性弹性体(TPE)、聚氨酯丙烯酸甲酯(PUMA)或紫外固化胶，例如Norland紫外固化胶，优选为聚二甲基硅氧烷。作为本专利技术的优选实施方式，所述密封胶为娃胶，例如Dow Coning公司的3145系列硅胶，或环氧胶，优选为硅胶。作为本专利技术的优选实施方式，所述引流管的材料为聚乙烯(PE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)或TPX (日本三井化学株式会社)，优选PE。作为本专利技术的优选实施方式，所述微流通道是通过模具制作的微流控芯片的有通道面与塑料或玻璃片紧密贴合形成的，所述微流通道入/出口位于所述微流控芯片的与塑料或玻璃片贴合面的背面。作为本专利技术的优选实施方式，所述微流通道入/出口和所述引流管的横截面均为圆形；所述微流通道入/出口的口径为0.5-1.5_，所述引流管的外径为0.6-1.8_，并且所述引流管的外径大于所述微流通道入/出口的口径。优选地，所述微流通道入/出口的口径为0.81mm，所述引流管的外径为1mm。优选地，所述微流通道的深度不低于ΙΟμπι，以保证流体流动需要的足够空间。优选地，所述微流控芯片的厚度不低于4mm，优选4_6mm，以保证微流控芯片足够的强度。优选地，所述第二密封层的厚度为2-3mm,以保证足够的密封效果,厚度低于2mm虽然也能有较强的密封能力，但是其密封性会下降，厚度高于3mm时的密封效果并没有明显的提升，但是会造成材料的浪费。在第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的接口结构的制作方法，包括:在引流管的端口处涂抹未固化的密封胶；然后将所述引流管插入微流控芯片上预先打出的微流通道入/出口形成过盈配合，并使所述密封胶粘结所述引流管与所述微流通道入/出口；最后用与所述微流控芯片相同且未固化的材料浇注在所述密封胶上，待其固化后形成覆盖所述密封胶并与所述微流控芯片和引流管粘贴的第二密封层。作为本专利技术的优选实施方式，所述微流控芯片是以聚二甲基硅氧烷为材料并利用模具制作的。在本专利技术的一个优选实施方式中，将未固化的PDMS按照单体和固化剂10:l(v:v)的比例(根据具体需要可以在5:1?15:1范围内调整)配成混合溶液，浇注到模具中，在80?100°C下固化15min?2h,形成厚度约为4?6mm的微流控芯片，其中一面是有通道面。然后，使用打孔器在有通道面的背面打出连通外界和通道的通孔，作为微流通道入/出口，用于样品的流入或者产物或反应废液的流出。所述微流通道入/出口的形状一般是圆形，其口径可以根据具体需要设定，比如可以设定口径为0.5-1.5mm，所述口径的大小由打孔器的内外径决定，本专利技术一个【具体实施方式】中，打孔器的内径为0.5_、外径为0.81_。在本专利技术的一个优选实施方式中，制作完带有微流通道和通孔的微流控芯片之后，取外径略微大于所述微流通道入/出口 口径的引流管，在其端口处涂抹少量未固化硅胶(比如Dow Coning公司的3145系列)，然后将引流管插入微流控芯片上预先打出的微流通道入/出口，所述引流管外径为1mm，略大于微流通道入/出口 口径的0.81mm,因此二者形成过盈配合，将引流管牢固地固定在微流通道入/出口内，保证了二者结合的强度和密封性。本专利技术一个【具体实施方式】中，引流管的材料是PE，当然还可以采用PEEK、PVC、PP、TPU或TPX等；密封胶采用Dow Coning公司的3145系列娃胶,也可以采用环氧胶,只要能将引流管和微流通道入/出口紧密粘结在一起即可。在本专利技术的一个优选实施方式中，接下来用未固化PDMS (按照单体和固化剂10:1(V: V)的比例)整体烧注在所述密封胶上,在80?100°C下固化15min?2h (优选80°C下固化固化40min),形成厚度为2?3mm的PDMS材质的第二密封层。在本专利技术的一个优选实施方式中，待所述第二密封层形成之后，用等离子体处理所述微流控芯片的有通道面与塑料或玻璃片的表面，使它们紧密键合形成密封接口结构；其中处理时间可以在0.5-5min内选择,优选lmin。作为本专利技术的另一个优选实施方式，在用模具制作出微流控芯片之后，预先用等离子体处理所述微流控芯片的有通道面与塑料或玻璃片的表面，使它们紧密键合形成密封接口结构，然后在进行密封胶密封和PDMS密封处理。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流控芯片的接口结构，包括引流管、微流通道入/出口、第一密封层和第二密封层，所述引流管插入所述微流通道入/出口中形成过盈配合，所述第一密封层为密封胶，所述密封胶粘结所述引流管与所述微流通道入/出口，所述第二密封层的材料与所述微流控芯片的材料相同，所述第二密封层覆盖所述第一密封层并与所述微流控芯片和引流管粘贴。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋兴宇，王纪东，孙佳姝，靳钰，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11