一种包含可形变液态金属电极的微流控芯片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种包含可形变液态金属微电极的微流控芯片，包括，基底；在所述基底上刻蚀有第一形状；在所述基底上设置有微流道层；所述微流道层上的微通道分别为第一微流道，第二微流道，第三微流道和第四微流道；所述第一微流道与第二微流道通过第三微流道连通；所述第四微流道与第一微流道连通；所述第一微流道和所述第二微流道分别用于液态金属和溶液的流动；所述第四微流道和第一微流道连通为缓冲通道，其宽度略大于第三微流道；在所述微流道层另一侧设置有通孔，用于液态金属和溶液的注入和流出；所述液态金属与所述第一形状共同形成可形变电极。本发明专利技术提供的微流控芯片包含基于液态金属的可形变微电极，电极形状可控，电极间距离可调。

A microfluidic chip containing a deformable liquid metal electrode and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种包含可形变液态金属电极的微流控芯片及其制备方法
本专利技术涉及生物检测领域，具体涉及一种包含可形变液态金属电极的微流控芯片及其制备方法。
技术介绍
目前，微流控芯片中所使用的电极多是铜电极，金电极，铂电极，ITO电极等，需要应用到光刻，溅射等复杂的工艺，而且电极形状一经制作无法改变，电极间距离也无法调节。同时，电极不可以重复利用，不同的实验需要采用复杂的方法制作不同的芯片，成本非常高。本专利技术首次应用液态金属代替金属或ITO形成可形变微电极，首次实现了微流芯片内形状可调节电极的制造，制作工艺简单，同时，液态金属可回收利用，大大降低了成本。本专利技术提供的微流控芯片包含基于液态金属的可形变微电极，电极形状可控，电极间距离可调，因此其应用范围广泛，适用性强。液态金属电极导电性强，且在高电压下不易击穿。制备方法简便，使用便捷，且可重复利用，成本较低。(背景专利出处200610043686.8)现有技术缺点：采用贵金属，成本高，工艺复杂，不可回收利用，电极为固定形状不可变形。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种可变形的液态金属电极的制作方法以及包含液态金属电极的微流控芯片，工艺简单，电极可以产生形变并且可回收利用，成本低。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种包含可形变液态金属微电极的微流控芯片，包括：基底；在所述基底上刻蚀有第一形状；在所述基底上设置有微流道层；所述微流道层上的微通道分别为第一微流道，第二微流道，第三微流道和第四微流道；所述第一微流道与第二微流道通过第三微流道连通；所述第四微流道与第一微流道连通；所述第一微流道和所述第二微流道分别用于液态金属和溶液的流动；所述第四微流道和第一微流道连通为缓冲通道，其宽度略大于第三微流道；在所述微流道层的顶部设置有通孔，用于液态金属和溶液的注入和流出；所述液态金属与所述第一形状共同形成可形变电极。优选的，所述微流道层制作材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)。优选的，所述基底为ITO导电玻璃。优选的，所述的液态金属可形变电极是通过改变液态金属注射速度制作而成。优选的，所述的第一微流道宽度为1000μm，第二微流道宽度为100-200μm，第三微流道宽度为80-120μm，第四微流道宽度为150-200μm。本专利技术还提供了一种包含可形变液态金属电极的微流控芯片的制备方法，包括：提供基底；在所述基底上刻蚀得到第一形状，得到刻蚀有电极的基底；所述电极宽度为50-300μm；提供微流道层，通过软光刻工艺制作含有第一微流道、第二微流道和第三微流道和第四微流道的微流道层；所述第一微流道与第二微流道通过第三微流道连通；所述第一微流道与所述第二微流道的宽度远大于所述第三微流道；所述第一微流道和所述第二微流道分别用于液态金属和溶液的流动；在所述微流道层的顶部打通孔，用于液态金属和溶液的注入和流出；将所述刻蚀有电极的基底与所述设置有第一微流道、第二微流道、第三微流道和第四微流道和通孔的微流道层对准、密封，得到包含液态金属电极的微流控芯片；所述液态金属与所述第一形状共同形成可形变电极。优选的，所述基底刻蚀得到电极形状具体为：在所述基底上涂覆光刻胶；将涂覆有光刻胶的基底进行烘烤；将烘烤后的基底通过掩膜版进行曝光，显影，干燥，分别在浓盐酸和脱胶液中浸泡，取出后干燥得到电极形状的基底。优选的，制作所述含有第一微流道、第二微流道、第三微流道和第四微流道的微流道层的方法具体为：在硅片上涂覆光刻胶；将涂覆好光刻胶的硅片进行烘烤；将烘烤后的硅片通过预设的掩膜版进行光刻工艺得到微流道的模具；将所述硅片四周围起形成盒状腔体；在所述盒状腔体中倒入树脂溶液；将所述树脂溶液固化后，与硅片分离，得到含有第一微流道、第二微流道、第三微流道和第四微流道的微流道层。本专利技术还提供了一种包含可形变液态金属电极的微流控芯片的应用，包括：向所述第一微流道中注满液态金属，停止注入；向第二微流道中注满待处理溶液；保持第一微流道里为液态金属，第二微流道里为溶液，第三微流道中也为溶液，停止注入；同时在液态金属和电极两边通入正弦波，对待处理溶液进行第一次细胞捕获或拉伸；再次向所述第一微流道中通入液态金属，使液态金属产生形变，停止注入；再次在液态金属和电极两边通入正弦波，对待处理溶液进行第二次细胞捕获或拉伸。优选的，所述正弦波频率2Mhz，电压是2Vpp，在电极上捕获细胞，提高电压从1Vpp至8Vpp以拉伸红细胞。本专利技术的首要改进之处为本专利技术提供了一种包含可形变液态金属微电极的微流控芯片，包括：基底；在所述基底上刻蚀有第一形状；在所述基底上设置有微流道层；所述微流道层上的微通道分别为第一微流道，第二微流道，第三微流道和第四微流道；所述第一微流道与第二微流道通过第三微流道连通；所述第四微流道与第一微流道连通；所述第一微流道和所述第二微流道分别用于液态金属和溶液的流动；所述第四微流道和第一微流道连通为缓冲通道，其宽度略大于第三微流道；在所述微流道层的顶部设置有通孔，用于液态金属和溶液的注入和流出；所述液态金属与所述第一形状共同形成可形变电极。本专利技术提供的微流控芯片包含基于液态金属的可形变微电极，电极形状可控，电极间距离可调，因此其应用范围广泛，适用性强。液态金属电极导电性强，且在高电压下不易击穿。制备方法简便，使用便捷，且可重复利用，成本较低。本专利技术还提供了一种微流控芯片的制备方法，刻蚀和光刻形状简单，通过结合材料本身的性质，制备过程和封装均较为简单，降低了微流控芯片的制造成本。本专利技术还提供了一种微流控芯片的应用，通过在新设计的结构中设置的通孔和微流道，使得在捕获细胞等应用过程中具有更佳优良的灵敏度和识别度，通过不同参数的正弦波的调整实现不同种类细胞的捕获，扩大了微流控芯片的应用范围。另外，在使用过程中，通过控制流速为5-10μL/min，可以改变液态金属形变的大小。液态金属和ITO电极之间的产生的电场梯度更大，由此DEP力越大，操作细胞等更加容易，精确。同时，本专利技术的电极即可慢慢提高流速连续性变形，也可以单独通入不同流速直接变成一个形状。附图说明图1、为本专利技术实施例提供的基底示意图；图2、为本专利技术实施例提供的刻蚀有电极的基底示意图；图3、为本专利技术实施例提供的微流道层示意图；图4、为本专利技术实施例提供的对准、密封后的微流控芯片结构示意图；图5、为本专利技术实施例提供的未注入液态金属时，微流道和ITO电极相对位置关系示意图；图6、为本专利技术实施例提供的以5μL/min流速注入时，未液态金属电极和ITO电极相对位置关系示意图；图7、为本专利技术实施例提供的以6μL/min流速注入时，微变形的液态金属电极和ITO电极相对位置关系示意图；图8、为本专利技术实施例提供的以7μL/min流速注入时，很大变形的液态金属电极和ITO电极相对位置关系示意图；具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。名词解释：液态金属：液态金属是指一种不定型金属，液态金属可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。液态金属也是一种不定型、可流动液体的金属。微流控芯片：微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含可形变液态金属微电极的微流控芯片，其特征在于，包括：基底；在所述基底上刻蚀有第一形状；在所述基底上设置有微流道层；所述微流道层上的微通道分别为第一微流道，第二微流道，第三微流道和第四微流道；所述第一微流道与第二微流道通过第三微流道连通；所述第四微流道与第一微流道连通；所述第一微流道和所述第二微流道分别用于液态金属和溶液的流动；所述第四微流道和第一微流道连通为缓冲通道，其宽度略大于第三微流道；在所述微流道层的顶部设置有通孔，用于液态金属和溶液的注入和流出；所述液态金属与所述第一形状共同形成可形变电极。

【技术特征摘要】
1.一种包含可形变液态金属微电极的微流控芯片，其特征在于，包括：基底；在所述基底上刻蚀有第一形状；在所述基底上设置有微流道层；所述微流道层上的微通道分别为第一微流道，第二微流道，第三微流道和第四微流道；所述第一微流道与第二微流道通过第三微流道连通；所述第四微流道与第一微流道连通；所述第一微流道和所述第二微流道分别用于液态金属和溶液的流动；所述第四微流道和第一微流道连通为缓冲通道，其宽度略大于第三微流道；在所述微流道层的顶部设置有通孔，用于液态金属和溶液的注入和流出；所述液态金属与所述第一形状共同形成可形变电极。2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述微流道层制作材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)。3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述基底为ITO导电玻璃。4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述的液态金属可形变电极是通过改变液态金属注射速度制作而成。5.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述的第一微流道宽度为1000μm，第二微流道宽度为100-200μm，第三微流道宽度为80-120μm，第四微流道宽度为150-200μm。6.一种包含可形变液态金属电极的微流控芯片的制备方法，其特征在于，包括：提供基底；在所述基底上刻蚀得到第一形状，得到刻蚀有电极的基底；所述电极宽度为50-300μm；提供微流道层，通过软光刻工艺制作含有第一微流道、第二微流道和第三微流道和第四微流道的微流道层；所述第一微流道与第二微流道通过第三微流道连通；所述第一微流道与所述第二微流道的宽度远大于所述第三微流道；所述第一微流道和所述第二微流道分别用于液态金属和溶液的流动；在所述微流道层的顶部打通孔，用于液...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨浩，朱博韬，李相鹏，程亮，彭明发，孙研珺，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32