一种基于太赫兹超材料的微流控芯片制造技术

本实用新型专利技术提出了一种基于太赫兹超材料的微流控芯片，其中微流控芯片的芯片本体上开设有样品池、清洗池、测量室以及废液池；样品池与测量室之间通过流入通道连通；清洗池与测量室之间通过清洗通道相连通；废液池与测量室之间通过流出通道相连通；测量室包括基底层和涂覆于基底层上的传感层；传感层为超材料亚波长金属周期阵列；将本实用新型专利技术的微流控芯片应用于贴壁细胞的浓度测量时，贴壁细胞通过流入通道流入测量室中，与超材料相接触，从高阻硅底部垂直入射的太赫兹波与超材料相互耦合导致电磁诱导透明效应；本实用新型专利技术具有工艺简单、操作简便的特点，可实现对贴壁细胞浓度快速测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于太赫兹超材料的微流控芯片
本技术涉及生物测量
，具体涉及一种基于太赫兹超材料的微流控芯片。
技术介绍
生物体易受外界环境的影响，表现出生物信号的变化，并根据其浓度变化来维持生命体自身的稳定；当然，在生物工程领域里的科研及生产实践中,微生物细胞浓度的测量是一个经常遇到的问题，其对科研及生产实践产生了巨大的影响。由此，对细胞浓度测量的重要性油然而生。细胞浓度的测量方法大体上分为两种，一种是直接测量法，另一种是间接测量法。1.直接测量法从具体上分为4种：(1)细胞干重法，其原理是把一定体积的培养液离心、收集细胞、洗涤、干燥、称重；该方法测量的是所有细胞的浓度。(2)显微技术法，其原理是利用显微镜和血球计数器测定单位体积培养液中的细胞个数；该方法不适用于多细胞或丝状生物体的计数、也不能区分死细胞和活细胞。(3)平板计数法，其原理是将微生物培养液样品用无菌生理盐水进行一系列的稀释，取一定量的稀释液均匀地涂布在培养皿中的固体平板培养基上，经一段时间的培养，从平板上长出的菌落数、涂布的稀释液体积及稀释倍数可以算出培养液中的微生物浓度；该方法操作复杂。(4)浊度法，其原理是培养液的浊度或光密度与细胞的浓度成正比，因而可通过比色测定培养液中的细胞浓度；该方法测定的误差较大。2.间接测量法，其原理是培养基中存在较多的不溶性物质时，可以通过测定结构细胞的大分子物质(如蛋白质、RNA、DNA等)来确定细胞的浓度，采用这种方法时要确保测定组分在细胞中的含量基本保持不变。上述方法对贴壁细胞浓度测量操作复杂、用时长、需消耗大量的试剂、难以定量分析、不具有通用性。
技术实现思路
本技术的目的之一在于提供一种基于太赫兹超材料的微流控芯片，结构巧妙合理，操作简便，能够用于贴壁细胞浓度的快速检测。本技术的目的之二在于提供一种基于太赫兹超材料的微流控芯片，制备过程简单。本技术的目的之三在于提供一种基于太赫兹超材料的微流控芯片，解决了对贴壁细胞浓度检测操作复杂、用时长、需消耗大量的试剂、难以定量分析、不具有通用性的问题。使得测量操作得到简化，具有高效、简易、成本低等特点。为达到上述目的，本技术采用的技术方案如下：技术方案一：一种基于太赫兹超材料的微流控芯片，包括芯片本体，所述芯片本体上开设有样品池、清洗池、测量室以及废液池；所述样品池与所述测量室之间通过流入通道连通；所述清洗池与所述测量室之间通过清洗通道相连通；所述废液池与所述测量室之间通过流出通道相连通；所述测量室包括基底层和涂覆于所述基底层上的传感层；待测液流出通道与基底层未涂覆传感层的部分用于贴壁细胞的测量；所述传感层为超材料亚波长金属周期阵列；所述流入通道、清洗通道和流出通道构成微流通道。作为本技术的进一步改进，所述微流通道均采用聚二甲基硅氧烷材料制备而成。作为本技术的进一步改进，整个所述微流通道的结构呈Y字型。作为本技术的进一步改进，所述传感层亚波长金属周期阵列的单个周期结构由一个x方向长方形片和两个y方向长方形片组成；周期尺寸Px＝120μm，Py＝120μm,基底厚度h＝50μm，x方向长方形片的宽w1＝20μm,x方向长方形片的长L1＝180μm，y方向两长方形片的长L2＝L3＝85μm,宽w2＝w3＝20μm,y方向两长方形片分别与x方向长方形片相隔g1＝3μm,g2＝10μm，传感层的厚度t＝0.4μm。作为本技术的进一步改进，基底层为高阻硅材料层；所述传感层为传感金层(金层下面的很薄钛层作为粘附材料)。技术方案二：一种基于太赫兹超材料的微流控芯片的制备，包括如下步骤：S1、在基底层上涂覆传感层：a)根据仿真滤波器结构的材料、尺寸参数，利用L-Edit软件画光刻板版图；其中L-Edit软件以及利用L-Edit软件画光刻板版图的具体过程均为本领域公知常识，在此不做赘述；b)光刻板画好之后，选取50μm厚度的5000Ω·cm的高阻硅作为基底；c)对高阻硅片清洗及烘干；d)在高阻硅片上旋涂涂胶，胶厚为1.68μm；e)对涂好光刻胶的高阻硅片前烘，涂胶后的高阻硅片放于热板上，热板温度设定为110℃，前烘的时间为100s；f)利用光刻掩膜版对烘好的高阻硅片曝光，曝光前测试光刻机的光功率为9mW，曝光时间为10s；其中利用光刻掩膜版对烘好的高阻硅片曝光的具体过程为本领域公知常识，且并非专利技术要点，在此不做赘述；g)对高阻硅片后烘，曝光后的高阻硅片放于热板上，热板温度设定为100℃，后烘时间为80s；h)对曝光后的光刻胶进行显影及烘干，显影时间为90s；其中对曝光后的光刻胶进行显影的具体操作为本领域公知常识，且并非专利技术要点，在此不做赘述；i)利用等离子去胶机去掉显影后残留薄膜胶层，去胶机的功率为100w，打胶时间为40s；等离子去胶机的结构与使用方法为本领域公知常识，且并非专利技术要点，在此不做赘述；j)用磁控溅射的方法，在显影后的图案表面溅射沉积厚度为20nm钛和0.4μm金；所述磁控溅射方法为本领域公知常识，在此不做赘述；k)利用丙酮浸泡和超声去掉基板上的光刻胶，得到高阻硅片上的超材料阵列结构。S2、在基底层上制备微流通道：A.在SU-8胶上利用光刻技术得到微流控通道结构的阳模；B.在阳模上浇注混合好的聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚物，加热固化；C.对固化后的聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料从阳模上剥落；D.得到聚二甲基硅氧烷(PDMS)模具；E.在聚二甲基硅氧烷(PDMS)层底部涂明胶；F.将已经涂覆传感结构的高阻硅片与具有微流通道结构的聚二甲基硅氧烷层封接后就得到微流控芯片。与现有技术相比，本技术的优点及有益效果如下：本技术将超材料传感技术与微流技术结合在一起，极大地简化了测量贴壁细胞浓度的步骤，从而实现设备的微型化、测量精细化；本技术的微流控芯片具有消耗待测液更少,测量速度快,易于操控等优势。而且，利用具有光子能量小的太赫兹波进行测量不会引起生物组织的光离化；聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料具有的低毒、生物相容性及对氧、二氧化碳等的通透性的，使得该芯片成为该项研究极为重要的平台。附图说明：附图1是本技术的微流控芯片结构示意图；附图2是附图1中A部分局部放大图；附图3为附图2中B部分局部放大图；附图4为附图3中C部分局部放大示意图；其中：1-样品池；2-流入通道；3-清洗池；4-清洗通道；5-测量室；6-流出通道；7-废液池；10-传感层；11-基底层；12-太赫兹波；附图5为本技术的制备过程示意图；具体实施方式为使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于太赫兹超材料的微流控芯片，包括芯片本体，其特征在于，所述芯片本体上开设有样品池(1)、清洗池(3)、测量室(5)以及废液池(7)；所述样品池(1)与所述测量室(5)之间通过流入通道(2)连通；所述清洗池(3)与所述测量室(5)之间通过清洗通道(4)相连通；所述废液池(7)与所述测量室(5)之间通过流出通道(6)相连通；所述测量室(5)包括基底层(11)和涂覆于所述基底层(11)上的传感层(10)；所述传感层(10)为超材料亚波长金属周期阵列；所述流入通道(2)、清洗通道(4)和流出通道(6)构成微流通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于太赫兹超材料的微流控芯片，包括芯片本体，其特征在于，所述芯片本体上开设有样品池(1)、清洗池(3)、测量室(5)以及废液池(7)；所述样品池(1)与所述测量室(5)之间通过流入通道(2)连通；所述清洗池(3)与所述测量室(5)之间通过清洗通道(4)相连通；所述废液池(7)与所述测量室(5)之间通过流出通道(6)相连通；所述测量室(5)包括基底层(11)和涂覆于所述基底层(11)上的传感层(10)；所述传感层(10)为超材料亚波长金属周期阵列；所述流入通道(2)、清洗通道(4)和流出通道(6)构成微流通道。


2.根据权利要求1所述的基于太赫兹超材料的微流控芯片，其特征在于，所述微流通道均采用聚二甲基硅氧烷材料制备而成。


3.根据权利要求1所述的基于太...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶进杰，郎婷婷，王钢棋，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33