一种微流控芯片组件制造技术

本发明专利技术公开了一种微流控芯片组件，包括微流控芯片以及罩盖在微流控芯片上的盖片，所述微流控芯片上设有中心加样口、围绕中心加样口的若干周侧加样口以及将若干周侧加样口分别与中心加样口导通的流道；所述盖片上设有与所述中心加样口和周侧加样口对应的通孔；所述微流控芯片与罩盖转动配合，所述盖片具有保证微流控芯片上所有加样口与所述通孔对应导通的加样工作位，以及封堵所有周侧加样口的封装工作位；所述微流控芯片与盖片之间设有拨片，该拨片用于在盖片处于封装工作位时遮盖所述中心加样口。本发明专利技术的微流控芯片组件整体结构简单，使用方便，仅通过简单的旋转即可实现微流控芯片工作状态的切换，封装和打开非常方便，实用性较强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微流控芯片
，尤其是涉及一种一种微流控芯片组件。
技术介绍
微流控芯片又被称为芯片实验室，是一种在微米尺度上对流体进行操控的技术。该技术将化学和生物实验室的基本功能微缩到了一个只有几平方厘米大小的芯片之上。通过分析化学、微机电加工、计算机、电子学、材料系及生物学、医学等学科的交叉，实现从样品处理到检测的微型化、自动化、集成化及便携化。微流控芯片具有多种单元技术灵活组合和大规模集成的特点，这样便能以少量样品获得极大的信息量，更有可能超越单一的分析功能，成为一个整体微型多元操作平台。目前，微流控芯片因其在微型化、自动化、集成化和便携花方面的巨大潜力，已经被逐步应用于环境监测及污染物分析技术的研发中，并取得一系列重要进展。申请号为CN201310341700.2的专利文献公开了一种用于微流控芯片的简便快速的热压方法，其将需要进行热压键合或热压成型的热塑性微流控芯片对准后，放置在一个表面抛光的不锈钢板上；使用一个或多个特定形状的磁性材料将微流控芯片固定在不锈钢材质的热压底板上；将固定有微流控芯片的不锈钢底板装到热压设备的两个热压板中间，施加特定温度和压力后，完成热压。申请号为CN201310341536.5的专利文献公开了一种微流控芯片的激光加工方法，其将代加工的高分子聚合物芯片清洗干净、吹干；将一张1～30微米厚度的高分子薄膜涂覆于待加工表面；使用二氧化碳激光设备，在聚合物芯片上雕刻加工出通孔、通道、混合器微等结构；将高分子薄膜从芯片表面剥离，获得加工有微结构的微流控芯片。现有的微流控芯片的制造方法主要是通过光刻、热压等方法制作出一面带有微纳米尺寸通道的芯片，然后将其和盖片键合得到。传统的微流控芯片通常采用玻璃、有机玻璃、有机硅等材料，制作成本相对高昂而且需要精密的泵驱动试剂在流道里流动进行反应。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于FDM三维打印技术的无泵驱动的可重复利用的微流控芯片的制作方法，可方便快速的制造微流控芯片。本专利技术同时提供一种由上述方法制作得到的微流控芯片和微流控芯片组件，该微流控芯片和微流控芯片组件封装和打开方便，实用性强。一种基于三维打印的无泵驱动微流控芯片制作方法，包括以下步骤：步骤(1)：设计带有流道凹槽的微流控芯片基底三维模型；步骤(2)：将三维模型生成STL格式，导入FDM三维打印机打印软件，设置好打印参数。利用聚乳酸(PLA)等材料打印出具有流道凹槽的微流控芯片基底；步骤(3)：将打印好的PLA基底有流道凹槽的一面涂抹一层聚二甲基硅氧烷料(PDMS)，然后将涂抹过PDMS的基底放入50～70摄氏度烘干箱烘干40～120分钟。步骤(4)：在微流控芯片基底的流道凹槽内表面铺设一层对待测样品具有毛细作用力的驱动层，得到基于三维打印的无泵驱动微流控芯片。驱动层材料可根据实际使用需要选择，需要保证驱动层对待检测样品具有毛细作用力，比如对于极性较强的样品，可选择亲水性的驱动层材料；对于极性较弱的样品，可以选择亲油性较强的驱动层材料。步骤(4)铺设驱动层的方法有两种：第一种是铺浆法：将纤维素粉和水以一定的比例进行混合搅拌成浆料，然后将纤维素粉浆料倒入流道凹槽内，然后放入50～70摄氏度烘干箱40～120分钟。所述纤维素粉也可替换为纸浆或者淀粉、几丁质、半纤维素中一种或多种，或者替换为纤维素与淀粉、几丁质、半纤维素中一种或多种的混合物；所述纸浆可选择常见的木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆等。第二种是直接铺垫法：在流道凹槽内铺垫柔性纸张，得到基于三维打印的无泵驱动微流控芯片。步骤(1)中，按照设计需求，构建微流控芯片基底模型可采用现有成熟技术，可通过计算机辅助设计CAD(ComputerAidedDesign)软件得到三维模型图，可使用商业CAD软件，诸如CorelDraw，Solidworks等设计。为提高打印精度，可适当提高FDM打印的填充率，作为优选，打印过程中填充率为50～80；进一步优选的填充率为60，由于芯片基底大小为厘米级别的，打印时间也相对较短。流道凹槽的深度可根据需求设置成0.2mm-1mm。步骤(3)中，PDMS为聚二甲基硅氧烷和固化剂的混合物。所述的固化剂为与现有技术中与聚二甲基硅氧烷配套的固化剂，聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量比一般为8-15:1。通过在流道凹槽一面均匀涂一层PDMS可以有效得在流道表面形成一层防护膜，阻止了试剂渗透进PLA芯片基底。同时本专利技术利用按特定比例配置好的PDMS对流道凹槽表面进行改性，令流道具有较好的疏水性和表面质量，从而来达到可重复利用的目的。步骤(4)中，纤维素粉和去离子水以质量比1:3-8的配比进行混合，倒入流道时应利用液体表面张力的原理使流道里的浆料达到饱和状态。在这种状态下才能得到烘干后平整的流道效果。当纤维素粉替换为其他粉体时，可根据需要调整粉体与水的质量比，以满足实际需要。完成以上四个步骤之后就完成了整个微流控芯片的制作，本方法制得的微流控芯片在使用过之后，可以用水清洗掉流道内的纤维素粉(或者其他粉体)，重复步骤(4)就可以实现微流控芯片的重复利用了。本专利技术还提供了一种微流控芯片，其由上述任一技术方案所述的基于三维打印的无泵驱动微流控芯片制作方法制作得到。利用本专利技术的制备方法可以制作各种结构的微流控芯片。作为优选，所述微流控芯片包括基底，所述基底一侧设有：位于基底的中心处的中心加样口；沿基底的中心周向设置的若干周侧加样口；分别将周侧加样口与中心加样口连通的流道。本专利技术还提供了一种微流控芯片组件，包括微流控芯片以及罩盖在微流控芯片上的盖片；所述微流控芯片上设有中心加样口、围绕中心加样口的若干周侧加样口以及将若干周侧加样口分别与中心加样口导通的流道；所述盖片上设有与所述中心加样口和周侧加样口对应的通孔；所述微流控芯片与罩盖转动配合，所述盖片具有保证微流控芯片上所有加样口(包括中心加样口和周侧加样口)与所述通孔对应导通的加样工作位，以及封堵所有周侧加样口的封装工作位；所述微流控芯片与盖片之间设有拨片，该拨片用于在盖片处于封装工作位时遮盖所述中心加样口。使用上述微流控芯片组件时，只需要旋转盖片即可方便实现盖片在两个工作为的切换，分别实现对微流控芯片的封装和加样；当盖片处于加样工作位时，微流控芯片上的中心加样口和周侧加样口同时与对应的通孔对...

【技术保护点】
一种微流控芯片组件，包括微流控芯片以及罩盖在微流控芯片上的盖片，其特征在于：所述微流控芯片上设有中心加样口、围绕中心加样口的若干周侧加样口以及将若干周侧加样口分别与中心加样口导通的流道；所述盖片上设有与所述中心加样口和周侧加样口对应的通孔；所述微流控芯片与罩盖转动配合，所述盖片具有保证微流控芯片上所有加样口与所述通孔对应导通的加样工作位，以及封堵所有周侧加样口的封装工作位；所述微流控芯片与盖片之间设有拨片，该拨片用于在盖片处于封装工作位时遮盖所述中心加样口。

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片组件，包括微流控芯片以及罩盖在微流控芯片上
的盖片，其特征在于：
所述微流控芯片上设有中心加样口、围绕中心加样口的若干周侧加样
口以及将若干周侧加样口分别与中心加样口导通的流道；
所述盖片上设有与所述中心加样口和周侧加样口对应的通孔；
所述微流控芯片与罩盖转动配合，所述盖片具有保证微流控芯片上所
有加样口与所述通孔对应导通的加样工作位，以及封堵所有周侧加样口的
封装工作位；
所述微流控芯片与盖片之间设有拨片，该拨片用于在盖片处于封装工
作位时遮盖所述中心加样口。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片组件，其特征在于：所述拨片
一端与盖片轴接，该拨片另一端设有导向孔，导向孔与轴接端之间设有遮
盖中心加样口的遮挡部；所述微流控芯片上设有穿过所述导向孔的连杆，
当盖片相对微流控芯片转动时，带动拨片转动最终实现对中心加样口的遮
盖和打开。
3.根据权利要求2所述的微流控芯片组件，其特征在于：所述中心
加样口位于微流控芯片的中心，所述周侧加样口沿微流控芯片周向均匀分
布。
4.根据权利要求1所述的微流控芯片组件，其特征在于：所述盖片
为半包围的桶体结构，盖片的开口部位向内翻折，形成阻挡微流控芯片滑
落的遮挡边。
5.根据权利要求4所述的微流控芯片组件，其特征在于：所述微流
控芯片两侧设有两个挂耳，所述挡边上设有与挂耳配合的置入孔，用于微
流控芯片的置入。...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺永，吴文斌，傅建中，高庆，吴燕，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33