IT0玻璃依次置于丙酮和異丙醇中超聲清洗5min~15min，再 用等離子水沖洗，氮?dú)獯蹈?，然后將氮?dú)獯蹈珊蟮腎T0玻璃置于溫度為80°C~120°C下加熱 15min~30min，得到預(yù)處理后的IT0玻璃； 所述的IT0玻璃表面的IT0導(dǎo)電膜厚度為200nm; (2) 、光刻膠的平鋪:將干膜光刻膠一側(cè)的保護(hù)層揭掉并粘貼于預(yù)處理后的IT0玻璃上， 得到光刻膠平鋪后的IT0玻璃； 所述的干膜光刻膠為杜邦公司生產(chǎn)型號為SD238的干膜光刻膠，厚度為38μπι; (3) 、曝光:將經(jīng)AutoCAD軟件輔助設(shè)計并打印好的ΙΤ0掩膜貼在光刻膠平鋪后的ΙΤ0玻 璃上，在金鹵導(dǎo)軌射燈下，將光刻膠平鋪后的IT0玻璃曝光3s，得到曝光后的IT0玻璃； (4) 、顯影:將曝光后的IT0玻璃表面的保護(hù)層去掉，然后置于質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%碳酸鈉 溶液中，顯影2min~3min，得到顯影后的ITO玻璃； (5)、腐蝕:將顯影后的ΙΤ0玻璃置于質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60%~80%的鹽酸溶液與氯化鐵催 化劑的混合液中，浸泡40min，得到腐蝕后的ΙΤ0玻璃； 所述的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60%~80%的鹽酸溶液的體積與氯化鐵催化劑的質(zhì)量比為lmL: (10~50)mg; (6 )、去除光刻膠:將腐蝕后的ITO玻璃置于質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5 %的NaOH溶液中浸泡，去除 光刻膠，得到表面含有IT0電極引線的玻璃； (7) 、清洗IT0電極引線:首先將表面含有IT0電極引線的玻璃依次置于丙酮和異丙醇中 超聲清洗5min~15min，再用等離子水沖洗，氮?dú)獯蹈?，然后置于溫度?0°C~120°C下加熱 15min~30min，得到預(yù)處理后的表面含有IT0電極引線的玻璃； (8) 、光刻膠的平鋪:首先將干膜光刻膠一側(cè)的保護(hù)層揭掉并粘貼于預(yù)處理后的表面含 有IT0電極引線的玻璃上，然后置于塑封機(jī)中將干膜光刻膠和IT0玻璃壓緊，得到粘有一層 干膜光刻膠的表面含有IT0電極引線的玻璃，取另一張干膜光刻膠，將干膜光刻膠一側(cè)的保 護(hù)層及粘于表面含有IT0電極引線的玻璃上的干膜光刻膠的另一側(cè)保護(hù)層揭掉，相對貼合， 然后置于塑封機(jī)中將干膜光刻膠和玻璃壓緊，得到粘有兩層干膜光刻膠的表面含有IT0電 極引線的玻璃； 所述的干膜光刻膠為杜邦公司生產(chǎn)型號為SD238的干膜光刻膠，厚度為38μπι; (9) 、曝光:在顯微鏡下，將經(jīng)AutoCAD軟件輔助設(shè)計并打印好的三維電極掩膜貼在粘有 兩層干膜光刻膠的表面含有IT0電極引線的玻璃上，并置于金鹵導(dǎo)軌射燈下，曝光6s~7s， 去掉掩膜，得到曝光后的表面含有ITO電極引線的玻璃； (10) 、顯影:將曝光后的表面含有IT0電極引線的玻璃置于質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%碳酸鈉溶 液中，顯影5min~6min，然后用等離子水沖洗，氮?dú)獯蹈?，并置于溫度?0°C的烤箱中烘烤 10m i η~20m i η，得到三維電極的通道模子； (11) 、涂抹Ag-PDMS混合物:將Ag、PDMS與固化劑混合，攪拌均勻，然后置于真空栗中抽 真空20min~30min，得到三維電極原料，將三維電極的通道模子置于等離子機(jī)的腔室內(nèi)，在 腔室壓力為700毫托及等離子發(fā)生器功率為20W的條件下，曝光32s，得到等離子后的三維電 極的通道模子，將三維電極原料均勻涂覆至等離子后的三維電極的通道模子里，壓實，并在 溫度為150°C的烘烤箱中，加熱固化20min; 所述的PDMS與固化劑的質(zhì)量比為10:1;所述的PDMS與Ag的質(zhì)量比為1: (4~6); (12) 、去除光刻膠：固化后，去除表面多余的三維電極原料，然后置于質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5% 的NaOH溶液中浸泡15min，浸泡后用去離子水清洗，然后在溫度為100°C下加熱10min，得到 玻璃基底(1); 三、芯片的制備： 將玻璃基底（1)設(shè)有電極的一側(cè)和PDMS蓋片(2)設(shè)有流道的一側(cè)朝上，并列置于等離子 機(jī)的腔室內(nèi)，在腔室壓力為700毫托及等離子發(fā)生器功率為20W的條件下，曝光32s，然后再 在顯微鏡下，將玻璃基底（1)設(shè)有電極的一側(cè)和PDMS蓋片（2)設(shè)有流道的一側(cè)相對放置，使 得第一組三維電極(4-1)的一端和第三組三維電極(4-3)的一端均與粒子反應(yīng)流道(5)的一 側(cè)相貼合，第二組三維電極(4-2)的一端和第四組三維電極(4-4)的一端均與粒子反應(yīng)流道 (5)的另一側(cè)相貼合，按壓3min~10min，將按壓后的芯片置于溫度為80°C~100°C下加熱 30min~50min，得到基于交流電熱的高通量微混合芯片。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于交流電熱的高通量微混合芯片的制備方法，其特征 在于步驟二（12)中所述的玻璃基底（1)表面設(shè)有第一組三維電極(4-1)、第二組三維電極 (4-2)、第三組三維電極(4-3)、第四組三維電極(4-4)及ITO電極引線(3); 所述的ITO電極引線(3)由玻璃基底（1)表面的ITO導(dǎo)電膜腐蝕后留存得到;所述的第一 組三維電極(4-1 )、第二組三維電極(4-2 )、第三組三維電極(4-3 )、第四組三維電極(4-4)的 厚度均為76μπι;所述的ITO電極引線(3)的厚度為200nm; 第一組三維電極(4-1)與第二組三維電極(4-2)的水平距離djl為125μπι;第二組三維電 極(4-2)與第三組三維電極(4-3)的水平距離pj為200μπι;第三組三維電極(4-3)與第四組三 維電極(4-4)的水平距離d j 2為125μηι; 所述的第一組三維電極(4-1)由第一三維電極(4-1-1)和第二三維電極(4-1-2)組成； 第一三維電極(4-1-1)和第二三維電極(4-1-2)之間的水平距離d3為200μπι;所述的第一三 維電極(4-1-1)與粒子反應(yīng)流道(5)貼合的一端寬dl為225μπι;所得第二三維電極(4-1-2)與 粒子反應(yīng)流道(5)貼合的一端寬d2為200μπι ; 所述的第二組三維電極(4-2 )、第三組三維電極(4-3)和第四組三維電極(4-4)的結(jié)構(gòu) 與第一組三維電極(4-1)相同。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于交流電熱的高通量微混合芯片的制備方法，其特征 在于步驟一 (6)中所述的PDMS蓋片(2)的下表面設(shè)有粒子反應(yīng)流道(5)，粒子反應(yīng)流道(5)的 入口端分別與第一流道（10)的出口端及第二流道（11)的出口端相連接，粒子反應(yīng)流道(5) 的出口端與第三流道(9)的入口端相連接;且第一流道(10)的入口端設(shè)有第一入口槽（12)， 第二流道(11)的入口端設(shè)有第二入口槽(13)，第三流道(9)的出口端設(shè)有貫穿PDMS蓋片(2) 的出口通孔(8); 所述的第一入口槽（12)的中心位置設(shè)有貫穿PDMS蓋片(2)的第一圓形入口通孔(6);所 述的第二入口槽(13)的中心位置設(shè)有貫穿PDMS蓋片(2)的第二圓形入口通孔(7); 且PDMS蓋片（2)下表面設(shè)有與玻璃基底（1)表面的第一組三維電極(4-1 )、第二組三維 電極(4-2 )、第三組三維電極(4-3)及第四組三維電極(4-4)相對應(yīng)的槽； 所述的PDMS蓋片（2)的厚度為5mm~7mm;所述的粒子反應(yīng)流道（5)深Η為76μπι，長L為 3500μπι，寬W為400μπι;第一流道（10)深為76μπι，長為1.5〇11，入口端寬為3臟，出口端寬為20(^ m;第二流道(11)深為76μηι，長為1.5cm，入口端寬為3mm，出口端寬為200μηι;第三流道(9)深 為76μπι，長為1.2cm，入口端寬為400μπι，出口端寬為3mm;第一入口槽（12)深為76μπι ;第二入 口槽(13)深為 76μπι。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于交流電熱的高通量微混合芯片的制備方法，其特征在于 步驟三中第一組三維電極(4-1 )、第二組三維電極(4-2 )、第三組三維電極(4-3)和第四組三 維電極(4-4)的另一端均與ΙΤΟ電極引線(3)相貼合。8. 如權(quán)利要求1所述的一種基于交流電熱的高通量微混合芯片的應(yīng)用，其特征在于一 種基于交流電熱的高通量微混合芯片的應(yīng)用，具體是按以下步驟進(jìn)行的： 一、顆粒準(zhǔn)備： ①、緩沖液的配制：向去離子水中加入氯化鉀，得到電導(dǎo)率為〇. 2mS/m的緩沖液I，向電 導(dǎo)率為0.2mS/m的緩沖液I中加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為25 %的氨水，至pH值為9.2，得到電導(dǎo)率為 0.2S/m緩沖液II; ② 、將緩沖液II與熒光素粉混合，得到濃度為1.32 X l(T5m〇l/L的熒光素溶液； ③ 、將無水乙醇與吐溫溶液混合，得到A溶液，再將A溶液與緩沖液II混合，得到BII溶 液，將A溶液與熒光素溶液混合，得到D溶液； 所述的無水乙醇與吐溫的體積比為(7~9): 1;所述的A溶液與緩沖液II的體積比為1: (95~99);所述的A溶液與熒光素溶液的體積比為1:99; 二、實驗操作： ① 、打開與顯微鏡相連接的計算機(jī)、信號發(fā)生器、信號放大器、示波器、顯微鏡、CCD以及 熒光燈開關(guān)，觀察設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，然后打開Q-Capture Pro圖像采集軟件，實時觀察顯 微鏡載物臺； ② 、將基于交流電熱的高通量微混合芯片置于等離子機(jī)的腔室內(nèi)，在腔室壓力為700毫 托及等離子發(fā)生器功率為20W的條件下，曝光時間32s，得到等離子化的芯片，將等離子化的 芯片固定在載物臺上，調(diào)好芯片位置和焦距，在出口通孔(8)處滴入BII溶液，至基于交流電 熱的高通量微混合芯片的流道潤濕，然后將兩個25微升的微量進(jìn)樣器固定在注射栗上，其 中一個微量進(jìn)樣器吸入5微升~10微升BII溶液，另一個微量進(jìn)樣器吸入5微升~10微升的D 溶液，再將連接注射器的兩個金屬連接器分別插入第一圓形入口通孔(6)和第二圓形入口 通孔(7)，密封； ③ 、連接好基于交流電熱的高通量微混合芯片的IT0電極引線(3)和信號放大器之間的 導(dǎo)線，所述的第一組三維電極(4-1)與第二組三維電極(4-2)施加的是相位差為180°的駐 波，所述的第三組三維電極(4-3)和第四組三維電極(4-4)施加的是相位差為180°的駐波， 且第一組三維電極(4-1)重復(fù)第三組三維電極(4-3)，施加的電信號頻率范圍為0.5MHz~ 3MHz，施加的電壓范圍為lOVpp~55Vpp。 ④ 、啟動注射栗，控制注射栗的參數(shù)為〇. 182微升/h~0.364微升/h，讓BII溶液和D溶液 以200微米/s~400微米/s的流速流入，當(dāng)流道內(nèi)流體流動速度穩(wěn)定時，按下信號發(fā)生器上 的施加信號按鈕； ⑤ 、再次調(diào)整好焦距和基于交流電熱的高通量微混合芯片的位置，直至熒光素粒子清 晰，穩(wěn)定高度進(jìn)行視頻的檢測和錄制； ⑥ 、重步驟二③~⑤步，不斷調(diào)整電壓和頻率，觀察現(xiàn)象并記錄； ⑦ 、數(shù)據(jù)的處理和分析。
【專利摘要】一種基于交流電熱的高通量微混合芯片及其制備方法與應(yīng)用，它涉及微混合芯片及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明要解決現(xiàn)有微混合器當(dāng)溶液電導(dǎo)率過大時會產(chǎn)生一定的偏差，且不能很好的對整個通道高度上的流體進(jìn)行均勻混合的問題。芯片：玻璃基底表面設(shè)有四組三維電極及ITO電極引線；PDMS蓋片的下表面設(shè)有粒子反應(yīng)流道，粒子反應(yīng)流道的兩端設(shè)有三組流道；第一流道及第二流道分別設(shè)有入口槽，第三流道的設(shè)有出口通孔；玻璃基底和PDMS蓋片下表面相對密封，且四組三維電極的一端與粒子反應(yīng)流道的兩側(cè)相貼合，另一端與ITO電極引線相貼合；方法：先PDMS通道加工，再三維電極的加工，最后芯片的制備。應(yīng)用：先顆粒準(zhǔn)備，再實驗操作。
【IPC分類】B01L3/00
【公開號】CN105536894
【申請?zhí)枴緾N201510874810
【發(fā)明人】姜洪源, 任玉坤, 吳玉潘
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月2日