一种微流控芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种微流控芯片，包括基片、包裹层、隔离层和流道，基片1上设置有牺牲层，牺牲层上设置有贯通牺牲层并深入基片内部的沟道，牺牲层上覆盖包裹层，沟道内设置有隔离层，隔离层将牺牲层划分成不同的区域，基片和/或包裹层上设置有连通外界和牺牲层的通道，牺牲层被腐蚀或溶解后得到流道。本发明专利技术还公开了上述微流控芯片的制作方法。本发明专利技术的微流控芯片，容易制作，成品率高，成本低廉、对基片表面的平整度要求低。通过在基片上设置有牺牲层，方便通过控制牺牲层的厚度控制流道的深度，通过在牺牲层上生成沟道，并在沟道中设置隔离层，隔离层将牺牲层隔离成不同区域，方便产生形状可控的复杂流道。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物芯片
，具体涉及一种微流控芯片制作方法。
技术介绍
微型全分析系统(MiniaturizedTotal Analysis Systems, μ TAS)是当今世界前沿的科技研究领域之一，其目的是通过化学分析设备的微型化和集成化，最大限度地把分析实验室的功能集成到便携的分析设备中，甚至集成到方寸大小的芯片上，即“Lab on achip”。微流控芯片是μ TAS当前最活跃的研究方向之一，以微通道网络及众多分析功能元件的集成化为其结构特征，不仅使样品和试剂的消耗显著下降，而且具有高效、高速、高通量的分析能力。微流控芯片主要应用于生物、医学、食品安全、环保、化学分析等领域。现有的微流控芯片制作方法，一般是先在基片(基片即芯片的基板)上制作流道和打孔(所打的孔作为蓄液池或者作为芯片连接外部部件的接口)，然后将基片与平整的盖板键合(主要分为化学键合和物理键合)，从而形成封闭的流道，这种制作方法很难制作高精度的纳米尺度的流道、也很难在同一块芯片内制作同时包含纳米尺度和微米尺度的流道，并且制作成本非常高和成品率极低。其主要原因为基片和盖板并不是绝对平整的，在纳米尺度上可能是不平整的，现有键合工艺不能保证基片与盖板在纳米尺度上的充分贴合，从而使流道形状和密闭性存在明显缺陷；在键合过程中需要施加压力，基片和盖板会发生变形，可能导致纳米尺度的流道被破坏，或者键合过程中需要进行化学处理，也可能导致纳米尺度的流道被破坏，或者键合过程中需要使用粘合剂，同样也可能导致纳米尺度的流道被破坏；当需要在微流控芯片上集成电极时，往往需要通过复杂的工艺才能集成高精度的电极。现有技术，例如申请号为201010614403.7、名称为“一种纳流控芯片及基于AFM的加工方法和应用”，申请号为200810060845.4、名称为“微一纳流控芯片的二维纳米通道的制备方法”，申请号为“201210558821.8”、名称为“一种利用倒置荧光显微镜制造微纳流控芯片的方法”，这些中国专利申请，都不能解决上述问题。因此，需要一种新的微流控芯片制作方法以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中微流控芯片制作的缺陷，提供一种可制作微米和纳米尺度流道的微流控芯片。为解决上述技术问题，本专利技术的微流控芯片所采用的技术方案为: 一种微流控芯片，其特征在于，包括基片、包裹层、隔离层和流道，所述基片上设置有牺牲层，所述牺牲层上设置有贯通所述牺牲层并深入所述基片内部的沟道，所述牺牲层上覆盖所述包裹层，所述沟道内设置有所述隔离层，所述隔离层将所述牺牲层划分成不同的区域，所述基片和/或包裹层上设置有连通外界和所述牺牲层的通道，所述牺牲层被腐蚀、被溶解或在熔化的状态下被去除后得到所述流道。更进一步的，还包括功能结构，所述隔离层包围的一部分未被腐蚀、未被溶解和在熔化的状态下未被去除的所述牺牲层形成功能结构。方便在产生流道的同时，产生其它的功能结构，其中，功能结构可以为电极。更进一步的，还包括支撑结构，所述隔离层包围的一部分未被腐蚀、未被溶解和在熔化的状态下未被去除的所述牺牲层为支撑结构。方便在产生流道的同时，产生支撑结构。更进一步的，所述牺牲层为导电材料或可溶性材料。同时通过选择性地保留特定区域的牺牲层，可以产生导电性功能结构；导电性功能结构是指在使用芯片的过程中，用于连接芯片外部的电路，电极是常用的导电性功能结构。可溶性材料为可被溶剂溶解的材料，特定的材料有与之相应的特定溶剂(例如聚乙二醇作为牺牲层材料，水就是聚乙二醇的溶剂)。更进一步的，所述牺牲层通过镀膜或旋转涂覆的方式设置在所述基片上。使用镀膜方式方便产生厚度可控的牺牲层，从而控制流道的深度。还可在同一块基片上生成不同厚度区域的牺牲层，从而在同一块芯片上产生不同深度的流道，并且流道的内表面光滑，流道对流体的阻力小。牺牲层通过旋转涂敷的方式生成:将基片固定在甩胶机上，在基片上添加牺牲层材料的溶液或液态牺牲层材料，利用旋转产生的离心力将牺牲层材料的溶液或液态牺牲层材料均匀涂布在基片上，然后将溶液内的溶剂去除(例如通过蒸发的方式去除)或将液态牺牲层材料固化，然后就形成固态的牺牲层。更进一步的，所述牺牲层通过多次镀膜或旋转涂覆的方式生成。方便在牺牲层上产生不同厚度的区域。可以根据需要在不同区域产生所需的厚度。更进一步的，所述沟道通过刻蚀或雕刻的方式生成。更进一步的，所述包裹层和隔离层均为可被固化的树脂、塑料或橡胶，所述包裹层和隔离层分别通过将液态树脂、液态塑料或液态橡胶覆盖在所述牺牲层上和渗入所述沟道中固化以后得到。通过使用可被固化的树脂、塑料或橡胶并在原位固化成型，树脂、塑料或橡胶与沟道、牺牲层充分贴合，从而实现了流道的高度严密性、流道的良好牢固性，且不需要键合处理，纳米尺度的流道结构因为不需要键合而不会被破坏。对液态树脂、液态塑料或液态橡胶等材料进行固化，可以采用添加化学溶剂、固化剂、加热固化和/或光学固化。其中，可被固化的树脂、塑料或橡胶为混合材料。即由至少两种树脂、塑料或橡胶构成，或者由至少一种树脂、塑料或橡胶与添加剂构成。更进一步的，所述牺牲层为金属材料，腐蚀所述牺牲层采用电化学腐蚀方法。采用电化学腐蚀方式，牺牲层连接直流电源的正极、在液体中放置一个连接直流电源负极的阴极，牺牲层的物质以离子的形式进入电解液里并聚集到阴极，电解液不断填补牺牲层被腐蚀过程中产生的空间，最终将牺牲层腐蚀掉。有益效果:本专利技术的微流控芯片，容易制作，成品率高，成本低廉、对基片表面的平整度要求低。通过在基片上设置有牺牲层，方便通过控制牺牲层的厚度控制流道的深度，通过在牺牲层上生成沟道，并在沟道中设置隔离层，隔离层将牺牲层隔离成不同区域，方便产生形状可控的复杂流道。本专利技术还公开了上述微流控芯片的制作方法，包括以下步骤: 1)、在基片上生成牺牲层，在所述牺牲层上生成贯通所述牺牲层并深入所述基片内部的沟道； 2)、在所述牺牲层和沟道上覆盖可被固化的液态树脂、液态塑料或液态橡胶，液态树月旨、液态塑料或液态橡胶覆盖所述牺牲层并渗入所述沟道； 3)、对步骤2)的液态树脂、液态塑料或液态橡胶进行固化，覆盖所述牺牲层的树脂、塑料或橡胶形成包裹层，渗入所述沟道的树脂、塑料或橡胶形成隔离层，得到表面覆盖有牺牲层和包裹层的基片； 4)、在所述基片和/或包裹层上生成连通外界和所述牺牲层的通道； 5)、将表面覆盖有牺牲层和包裹层的基片浸泡到腐蚀介质、溶解介质或电解液中，通过腐蚀介质腐蚀掉能够接触到的牺牲层、通过溶解介质溶解掉能够接触到的牺牲层或通过电化学腐蚀方法腐蚀掉牺牲层，腐蚀或溶解掉的牺牲层形成流道，清洗后，得到本专利技术的微流控芯片；或者将表面覆盖有牺牲层和包裹层的基片放置于熔化牺牲层材料的相变条件下，当牺牲层被熔化后，通过通道引入外界的压力以及液体或气体，将牺牲层除去后形成流道，清洗后，得到本专利技术的微流控芯片。有益效果:本专利技术的微流控芯片制作方法使用的技术都是成熟的工业技术，容易实施，成品率高，成本低，制得的微流控芯片通过在基片上设置有牺牲层，方便通过控制牺牲层的厚度控制流道的深度，通过在牺牲层上生成沟道，并在沟道中设置隔离层，隔离层将牺牲层隔离成不同区域，方便产生形状可控的复杂流道，通过使用可被固化的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流控芯片，其特征在于，包括基片（1）、包裹层（8）、隔离层（11；12）和流道（17；20），所述基片（1）上设置有牺牲层（13），所述牺牲层（13）上设置有贯通所述牺牲层（13）并深入所述基片（1）内部的沟道（4；7），所述牺牲层（13）上覆盖所述包裹层（8），所述沟道（4；7）内设置有所述隔离层（11；12），所述隔离层（11；12）将所述牺牲层（13）划分成不同的区域，所述基片（1）和/或包裹层（8）上设置有连通外界和所述牺牲层（13）的通道（9；10），所述牺牲层（13）被腐蚀、被溶解或在熔化的状态下被去除后得到所述流道（17；20）。

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括基片(I)、包裹层(8)、隔离层(11 ;12)和流道(17 ;20)，所述基片(I)上设置有牺牲层(13)，所述牺牲层(13)上设置有贯通所述牺牲层(13)并深入所述基片(I)内部的沟道(4 ;7)，所述牺牲层(13)上覆盖所述包裹层(8)，所述沟道(4;7)内设置有所述隔离层(11 ;12)，所述隔离层(11 ;12)将所述牺牲层(13)划分成不同的区域，所述基片(I)和/或包裹层(8)上设置有连通外界和所述牺牲层(13)的通道(9 ;10)，所述牺牲层(13)被腐蚀、被溶解或在熔化的状态下被去除后得到所述流道(17 ；20)。2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，还包括功能结构，所述隔离层(11；12)包围的一部分未被腐蚀、未被溶解和在熔化的状态下未被去除的所述牺牲层(13)形成功能结构。3.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，还包括支撑结构，所述隔离层(11；12)包围的一部分未被腐蚀、未被溶解和在熔化的状态下未被去除的所述牺牲层(13)为支撑结构。4.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述牺牲层(13)为导电材料或可溶性材料。5.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述牺牲层(13)通过镀膜或旋转涂敷的方式设置在所述基片(I)上。6.如权利要求5所述 的微流控芯片，其特征在于，所述牺牲层(13)通过多次镀膜或旋转涂覆的方式生成。7.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述沟道(4;7)通过刻蚀或雕刻的方式生成。8.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述包裹层(8)和隔离层(11;12)均为可被固化的树脂、塑料或橡胶，所述包裹层(8)和隔离层(11 ;12)分别通过将液态树脂、液态塑料或液...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁福鹏，陆祖宏，封海清，涂景，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：