利用凹槽實(shí)現(xiàn)下底面可動的微通道的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于微尺度凹槽的PDMS(polydimethylsiloxane)底部可動的微通道的制作方法，基于微尺度薄膜的制作和取用方法，利用PDMS凹槽的長度和鍵合位置來實(shí)現(xiàn)微尺度通道底部指定長度和指定位置的可動。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著小尺度化學(xué)、醫(yī)學(xué)或生物分析系統(tǒng)的大力發(fā)展，涉及微全分析系統(tǒng)(micrototal analysis ayatems，μ TAS)或芯片實(shí)驗(yàn)室(lab-on-a-chip)的各種類型的微流控設(shè)備和結(jié)構(gòu)被廣泛設(shè)計(jì)和研究，因而出現(xiàn)了各種應(yīng)用于不同背景下的微流控芯片。微尺度制造技術(shù)的高度發(fā)展為微尺度流動的研究和應(yīng)用提供了充分的技術(shù)支持，比如光刻以及激光刻蝕等技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)微米級結(jié)構(gòu)的制作等，表面處理技術(shù)的發(fā)展能夠完成不同結(jié)構(gòu)之間的鍵合，基于此各種新型的流動和控制結(jié)構(gòu)可以從設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為成品制造。
[0003]PDMS材料以其較高的可塑性和適應(yīng)性以及較低制作成本的優(yōu)勢，被廣泛地應(yīng)用于微流控芯片的制作中。PDMS的液態(tài)形式使其能夠較好地填充于微結(jié)構(gòu)模板，完整地復(fù)制微尺度結(jié)構(gòu)的各個(gè)細(xì)節(jié)，凝固后的彈性軟材料特質(zhì)有助于將其從模板中完好地剖離，以得到微流控芯片結(jié)構(gòu)，進(jìn)而將其鍵合于基底上形成微流控芯片。利用離心原理的勻膠技術(shù)可以將液體涂覆于硅片上，較為簡易地形成微米級薄膜，該方法在微流控芯片模板的光刻過程中被廣泛應(yīng)用。但是現(xiàn)有技術(shù)制得的大都為底部固定的微通道芯片，較少涉及微通道下底面可動的制作技術(shù)相關(guān)研究。
[0004]基于微流控芯片的設(shè)計(jì)需要，以及現(xiàn)有PDMS加工技術(shù)在微流控芯片制作過程中的成熟應(yīng)用，為制作得到下底面可動的微流控芯片實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，嘗試將現(xiàn)有加工方式有益結(jié)合并進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是一種以PDMS為材質(zhì)，制作在下壁面指定位置實(shí)現(xiàn)指定長度可變形的微通道結(jié)構(gòu)的方法。通過在凸模板上澆筑PDMS生成含有微通道結(jié)構(gòu)的微流控芯片主體部分，將硅片上甩制獲得的PDMS薄膜鍵合到主體部分上通道開口一側(cè)，再將帶有矩形凹槽的PDMS塊鍵合到薄膜的另一側(cè)，通過矩形凹槽為薄膜提供變形的空間，實(shí)現(xiàn)通道下壁面可動，而且變形的位置和長度可以分別通過調(diào)整凹槽的鍵合位置和尺寸來控制。
[0006]本方法所述基于材質(zhì)為PDMS(polydimethylsiloxane)來加工下壁面可變形的微尺度通道的制作方法，包括以下步驟:
[0007]I)制作微通道:將PDMS主劑和凝固劑混合后的預(yù)制試劑澆注于帶有微通道結(jié)構(gòu)的模板上，模板上設(shè)有對準(zhǔn)槽a (I);然后放于烘箱中烘烤使PDMS凝固。將凝固后的PDMS揭下并切割獲得單面開口帶對準(zhǔn)槽a (I)的微尺度通道固體結(jié)構(gòu)。
[0008]2)制備薄膜:利用勻膠機(jī)，將PDMS試劑放于硅片上甩制形成薄層膠質(zhì)膜，最后放于烘箱中烘烤I個(gè)小時(shí)使膠質(zhì)膜凝固形成固體彈性膜。
[0009]3)鍵合薄膜:將步驟I)中切割好的微尺度通道開口和步驟2)中固體彈性膜的外表面分別利用電暈機(jī)處理后鍵合在一起，輕微按壓以確保二者貼合充分，然后放在溫度約為90°C的熱板上烘烤10?20分鐘，用刀片沿微通道芯片的邊緣劃開，將劃開部分一同取下，得到單面帶薄膜的微通道芯片。
[0010]4)鍵合凹槽:使用與步驟I)相同的方法制得帶凹槽結(jié)構(gòu)的固體塊，帶凹槽結(jié)構(gòu)的固體塊上設(shè)有對準(zhǔn)槽b (2);將固體塊上的凹槽一面與步驟3)中取下的薄膜的另一面鍵合在一起，利用顯微鏡將帶對準(zhǔn)槽b(2)和對準(zhǔn)槽a(l)按照設(shè)定的方向重合，以實(shí)現(xiàn)指定位置可變，同樣輕壓確保二者充分貼合，然后放置在溫度約為90°C的熱板上烘烤10?20分鐘。
[0011]本發(fā)明可以利用凹槽實(shí)現(xiàn)微尺度通道下底面的變形，所涉及的制作和處理方法成熟，可靠性可以得到保證，并且操作過程簡單。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明下底面可動的微尺度通道的制作方法的操作步驟流程圖。
[0013]圖2是本發(fā)明下底面可動的微尺度通道的凹槽鍵合過程示意圖。
[0014]圖3是利用本發(fā)明下底面可動的微尺度通道的制作方法制得的某一芯片的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖中:1、對準(zhǔn)槽a，2、對準(zhǔn)槽b。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供利用凹槽實(shí)現(xiàn)微尺度通道底部薄膜變形的具體制作過程，具體步驟為:
[0017]I)對準(zhǔn)槽的設(shè)計(jì)
[0018]在凸模版上，微通道下壁面預(yù)設(shè)可動位置旁邊以及凹槽塊旁邊相應(yīng)位置設(shè)計(jì)小矩形塊用作對準(zhǔn)槽a(l)，以利用凹槽空間來實(shí)現(xiàn)微通道下壁面的指定位置可動。
[0019]2)主體通道結(jié)構(gòu)制備過程
[0020]將PDMS(聚二甲基硅氧烷)主劑和凝固劑按照10:1的比例混合均勻，置于常溫真空環(huán)境中析出全部氣泡，將其澆筑到含有微尺度通道凸模的硅片上，并放于溫度為65°C的烘箱中I小時(shí)左右，使其凝固。待PDMS凝固之后，將其從硅片模板上揭下，并切割出帶有完整微通道結(jié)構(gòu)的微流控芯片的主體部分。
[0021]3)薄膜制作過程
[0022]與2)中步驟相同，配制PDMS混合試劑并析出氣泡。將空白硅片置于離心勻膠機(jī)上，然后將PDMS混合試劑倒在硅片中央并開啟勻膠機(jī)，使PDMS試劑被甩制形成均勻液態(tài)膜附著于硅片上，將帶有液膜的硅片放于烘箱中I小時(shí)使液膜凝固形成固體彈性膜。
[0023]4)薄膜鍵合過程
[0024]由于膜層太薄，不能直接從硅片上剝離。將含有微通道結(jié)構(gòu)的PDMS微流控芯片主體部分的出入口處用打孔器打孔。利用電暈機(jī)處理器將芯片主體部分中含有通道結(jié)構(gòu)的開口面，以及硅片上的薄膜面處理3?5秒，然后將兩者鍵合。
[0025]將鍵合后的硅片(其上帶有芯片主體結(jié)構(gòu))置于約90°C的熱板上加熱約15分鐘。然后用刀片