一种数字微流控芯片及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及数字微流控芯片技术领域，本发明专利技术公开了一种数字微流控芯片及其制备方法与应用。本申请提供该数字微流控芯片的制备方法通过直接利用制备电极层，并结合疏水聚四氟乙烯薄膜，具有制备过程简单，且对设备以及制备场地要求低的特点。场地要求低的特点。场地要求低的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种数字微流控芯片及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及数字微流控芯片
，特别涉及一种数字微流控芯片及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]数字微流控(Digital microfluidics,DMF)是微流控领域新兴技术。与传统的微流控不同的是，数字微流控处理的是离散液滴，不需要微通道、泵、微阀或机械混合器等结构进行片上生化反应。常见的DMF器件包括四层结构，即基底层、电极层、电介质层和疏水层。
[0003]一般采用以下方法对上述数字微流控芯片进行制备：采用标准的金属光刻技术以及玻璃或硅基板上的溅射技术来在基底层上制备形成电极层；介电层通常是由聚对二氯甲苯(Parylene
‑
C)或氮化硅的气相沉积、聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)或SU
‑
8的自旋涂层或氧化硅的热生长产生的，采用旋涂的方式在电介质层上形成疏水层。
[0004]现有技术中制备该数字微流控芯片具有对制备环境以及设备要求高，例如例如光刻机、刻蚀机等，均需要在洁净度较高的场地中进行，并需要专业的人员，大大增加了其制造成本并限制了其应用普及。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的是现有技术中数字微流控芯片的制备过程复杂且操作难度大的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本申请于一方面公开了一种数字微流控芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]提供衬底；
[0008]利用墨水直写设备在该衬底上绘制电极层；
[0009]提供疏水薄膜；
[0010]将该疏水薄膜置于该电极层上。
[0011]可选的，该疏水薄膜的材料包括聚四氟乙烯；
[0012]该疏水薄膜与该电极层的连接方式包括粘结；
[0013]该粘结采用的粘结剂为油性粘结剂。
[0014]可选的，该疏水薄膜的厚度为10～20微米。
[0015]可选的，该墨水直写设备所需的墨水包括纳米银导电油墨。
[0016]可选的，该将该疏水薄膜置于该电极层上之后，还包括：
[0017]提供玻璃盖板；
[0018]在该薄膜盖板上开设进样孔；
[0019]将该薄膜盖板置于该疏水薄膜上。
[0020]可选的，该将该疏水薄膜置于该电极层上之后，还包括：
[0021]提供玻璃盖板；
[0022]将该薄膜盖板置于该疏水薄膜上，该薄膜盖板的宽度小于该电极层的宽度，以使该电极层的第一电极部分暴露出，该第一电极用于放置待检测液。
[0023]可选的，该电极层的厚度为60～80微米。
[0024]本申请于另一方面还公开了一种数字微流控芯片，其包括衬底、电极层和疏水薄膜；
[0025]该衬底上设有该电极层；该电极层采用微笔直写工艺制备；
[0026]该电极层上设有该疏水薄膜，该疏水薄膜与该电极层粘结。
[0027]可选的，该电极层包括依次连接的第一电极、第二电极和第三电极；
[0028]该第一电极的横截面积大于该第二电极的横截面积和该第三电极的横截面积；
[0029]该第一电极用于放置待检测液；
[0030]当第一电极和第二电极均通电时，在第一电极和第二电极产生的相反的电润湿力作用下，待检测液能够被分离成第一液滴和待检测液滴，所述第一液滴位于所述第一电极上，待检测液滴位于所述第二电极上；第一液滴的质量大于所述待检测液滴的质量；
[0031]当所述第二电极断电，第三电极通电时，待检测液滴能够在第三电极的电润湿力的作用下，从第二电极上移动到第三电极上。
[0032]本申请于另一方面还公开了一种利用上述方法制备的数字微流控芯片在聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)检测领域的应用。
[0033]采用上述技术方案，本申请提供的数字微流控芯片的制备方法具有如下有益效果：
[0034]1)本申请提供的该数字微流控芯片的制备方法通过采用墨水直写设备直接在衬底上绘制电极层，从而降低了对电极层的制备的净化度以及设备的要求，由于传统采用溅射、沉积的方式制备，会先溅射出整面的金属层，后续还需要采用离子束刻蚀或者湿法蚀刻等工艺对金属层进行处理，才能制备得到电极层，具有成型步骤复杂且成本高的缺点。
[0035]2)采用将疏水薄膜直接设于电极层上，后续可以通过粘结的方式将二者粘附连接；而现有技术不仅需要制备两层结构，即介质层和疏水层，使得结构更加复杂，且介质层需要通过热生长或者旋涂或者沉积的方式形成介质层，需要采用旋涂的方式形成疏水层，以上制备工艺均需要较为苛刻的条件，且也不能保证制备的介质层或者疏水层的粗糙度、平整度，从而影响芯片的检测结果，而由于本申请可以直接采用成型好的疏水薄膜，将其直接与电极层粘合紧密即可，对工艺要求低，且仅需要粘结这一个步骤，进一步极大地简化了芯片的制备。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本申请一种可选的数字微流控芯片的制备方法；
[0038]图2为本申请第一种可选的芯片的结构示意图
[0039]图3为本申请一种可选的电极层的结构示意图；
[0040]图4为本申请第二种可选的芯片的结构示意图；
[0041]图5为本申请第三种可选的芯片的结构示意图；
[0042]图6为基于本申请一种可选的数字微流控芯片进行检测的实验结果图。
[0043]以下对附图作补充说明：
[0044]1‑
衬底；2
‑
电极层；21
‑
第一电极；211
‑
第一子电极；22
‑
第二电极；221
‑
第二子电极；23
‑
第三电极；231
‑
第三子电极；3
‑
疏水薄膜；4
‑
疏水层；5
‑
玻璃盖板；6
‑
进样孔。
具体实施方式
[0045]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0046]此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字微流控芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供衬底；利用墨水直写设备在所述衬底上绘制电极层；提供疏水薄膜；将所述疏水薄膜置于所述电极层上。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述疏水薄膜的材料包括聚四氟乙烯；所述疏水薄膜与所述电极层的连接方式包括粘结；所述粘结采用的粘结剂为油性粘结剂。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述疏水薄膜的厚度为10～20微米。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述墨水直写设备的墨水包括纳米银导电油墨。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述疏水薄膜置于所述电极层上之后，还包括：提供玻璃盖板；在所述薄膜盖板上制备出进样孔；将所述薄膜盖板置于所述疏水薄膜上。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述疏水薄膜置于所述电极层上之后，还包括：提供玻璃盖板；将所述薄膜盖板置于所述疏水薄膜上，所述薄膜盖板的宽度小于所述电极层的宽度，以使部分暴露出所述电极层的第一电极，所述第一电极用于放置待检测液。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述电极层的厚度为60～8...

【专利技术属性】
技术研发人员：武振华，申传杰，毛红菊，殷昊，赵建龙，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：