一種用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒的微流控芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微流控芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控系統(tǒng)是近年來隨著微加工技術(shù)的快速發(fā)展而迅速崛起的一項(xiàng)涉及機(jī)械、力學(xué)、生物及化學(xué)等多學(xué)科交叉的新技術(shù)，它以微納米尺度的溝槽結(jié)構(gòu)為依托，用以實(shí)現(xiàn)對微納米尺度流體及流體中的顆粒對象實(shí)施操控的目標(biāo)。一般而言，微流控系統(tǒng)的基礎(chǔ)任務(wù)主要用于完成微納尺度流體的驅(qū)動(dòng)及微納尺度顆粒的操縱。
[0003]微納米尺度顆粒的旋轉(zhuǎn)操控，可廣泛應(yīng)用顆粒尺寸特征的描述、表面性質(zhì)的檢測等，對明確單細(xì)胞的表面電導(dǎo)電容等電學(xué)性質(zhì)具有重要意義。傳統(tǒng)微納米顆粒的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)操作分別為施加有空間相位差為90度的電壓信號，進(jìn)而在操作空間內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)電場。如果此時(shí)，操作電極的中心區(qū)域有一個(gè)微納米尺度顆粒，則由于顆粒與溶液之間的極化程度差異，顆粒會(huì)產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)電場同向或者反向的轉(zhuǎn)動(dòng)。這一轉(zhuǎn)動(dòng)強(qiáng)烈依賴于顆粒與溶液之間的極化關(guān)系，因此對于顆粒的電學(xué)屬性要求較高。如果某一顆粒與溶液的電學(xué)極化屬性接近，則無法實(shí)現(xiàn)其有效旋轉(zhuǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型是要解決現(xiàn)有微納米尺度顆粒的旋轉(zhuǎn)操控，轉(zhuǎn)動(dòng)強(qiáng)烈依賴于顆粒與溶液之間的極化關(guān)系，因此對于顆粒的電學(xué)屬性要求較高，如果某一顆粒與溶液的電學(xué)極化屬性接近，則無法實(shí)現(xiàn)其有效旋轉(zhuǎn)的問題，而提供了一種用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒的微流控芯片。
[0005]一種用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒的微流控芯片，用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒的微流控芯片由PDMS蓋片和ΙΤ0玻璃基底組成；
[0006]所述的ΙΤ0玻璃基底的中心位置設(shè)有一個(gè)正方形懸浮電極，在正方形懸浮電極的后面設(shè)置激發(fā)電極a，在正方形懸浮電極的左面設(shè)置激發(fā)電極b，在正方形懸浮電極的前面設(shè)置激發(fā)電極c，在正方形懸浮電極的右面設(shè)置激發(fā)電極d;
[0007]所述的正方形懸浮電極、激發(fā)電極a、激發(fā)電極b、激發(fā)電極c及激發(fā)電極d由ITO玻璃基底表面的ΙΤ0導(dǎo)電膜腐蝕后留存得到;所述的正方形懸浮電極、激發(fā)電極a、激發(fā)電極b、激發(fā)電極c及激發(fā)電極d的厚度均為200nm;
[0008]所述的正方形懸浮電極的邊長為200μηι?300μηι;所述的激發(fā)電極a與激發(fā)電極c之間的間距大于正方形懸浮電極邊長的兩倍;所述的激發(fā)電極b與激發(fā)電極d之間的間距大于正方形懸浮電極邊長的兩倍；
[0009]所述的PDMS蓋片的下表面設(shè)有粒子流道，粒子流道的中心位置設(shè)有圓形反應(yīng)腔，粒子流道的一端設(shè)有貫穿PDMS蓋片的圓形入口通孔，粒子流道的另一端設(shè)有貫穿PDMS蓋片的圓形出口通孔;所述的PDMS蓋片的厚度為5mm?7_ ；
[0010]所述的圓形反應(yīng)腔深0.8mm?1mm;所述的粒子流道深0.8mm?1mm;
[0011]ITO玻璃基底設(shè)有電極的一側(cè)和PDMS蓋片下表面相對密封，且正方形懸浮電極置于圓形反應(yīng)腔的中心位置，圓形反應(yīng)腔直徑范圍把激發(fā)電極a、激發(fā)電極b、激發(fā)電極c及激發(fā)電極d的內(nèi)端部包容在內(nèi)。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型發(fā)現(xiàn)利用誘導(dǎo)電荷電滲產(chǎn)生的流體流動(dòng)能夠旋轉(zhuǎn)操作微納米尺度顆粒的新現(xiàn)象，開發(fā)一種不依賴于顆粒電學(xué)屬性的新型顆粒旋轉(zhuǎn)方法。利用該簡潔的結(jié)構(gòu)同時(shí)利用誘導(dǎo)電荷電滲的流體流動(dòng)，驅(qū)動(dòng)顆粒轉(zhuǎn)動(dòng)。適用于各種電學(xué)屬性顆粒的快速旋轉(zhuǎn)方法，它依靠流體的驅(qū)動(dòng)作用，使得顆粒快速轉(zhuǎn)動(dòng)，不再取決于顆粒的電學(xué)屬性，因此具有更好的普適性。
[0013]本實(shí)用新型一種用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒的微流控芯片的結(jié)構(gòu)中，為避免激發(fā)電極附近流體流動(dòng)的影響，即激發(fā)電極間距大于正方形懸浮電極邊長的兩倍。而當(dāng)正方形懸浮電極邊長為300微米，激發(fā)電極間距為2mm時(shí)，是該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)理想顆粒旋轉(zhuǎn)的一個(gè)有效參數(shù)配置。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型一種用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒的微流控芯片的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1，本實(shí)施方式是一種用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒的微流控芯片，用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒的微流控芯片由PDMS蓋片10和ΙΤ0玻璃基底3組成；
[0016]所述的ΙΤ0玻璃基底3的中心位置設(shè)有一個(gè)正方形懸浮電極1，在正方形懸浮電極1的后面設(shè)置激發(fā)電極a2，在正方形懸浮電極1的左面設(shè)置激發(fā)電極b7，在正方形懸浮電極1的前面設(shè)置激發(fā)電極c8，在正方形懸浮電極1的右面設(shè)置激發(fā)電極d4;
[0017]所述的正方形懸浮電極1、激發(fā)電極a2、激發(fā)電極b7、激發(fā)電極c8及激發(fā)電極d4由ΙΤ0玻璃基底3表面的ΙΤ0導(dǎo)電膜腐蝕后留存得到;所述的正方形懸浮電極1、激發(fā)電極a2、激發(fā)電極b7、激發(fā)電極c8及激發(fā)電極d4的厚度均為200nm;
[0018]所述的正方形懸浮電極1的邊長為200μηι?300μηι;所述的激發(fā)電極a2與激發(fā)電極c8之間的間距大于正方形懸浮電極1邊長的兩倍;所述的激發(fā)電極b7與激發(fā)電極d4之間的間距大于正方形懸浮電極1邊長的兩倍；
[0019]所述的PDMS蓋片10的下表面設(shè)有粒子流道11，粒子流道11的中心位置設(shè)有圓形反應(yīng)腔9，粒子流道11的一端設(shè)有貫穿PDMS蓋片10的圓形入口通孔6，粒子流道11的另一端設(shè)有貫穿PDMS蓋片10的圓形出口通孔5;所述的PDMS蓋片10的厚度為5mm?7mm;
[0020]所述的圓形反應(yīng)腔9深0.8mm?1mm;所述的粒子流道11深0.8mm?1mm;
[0021]ITO玻璃基底3設(shè)有電極的一側(cè)和PDMS蓋片10下表面相對密封，且正方形懸浮電極1置于圓形反應(yīng)腔9的中心位置，圓形反應(yīng)腔9直徑范圍把激發(fā)電極a2、激發(fā)電極b7、激發(fā)電極c8及激發(fā)電極d4的內(nèi)端部包容在內(nèi)。
[0022]本【具體實(shí)施方式】的優(yōu)點(diǎn):本實(shí)施方式發(fā)現(xiàn)利用誘導(dǎo)電荷電滲產(chǎn)生的流體流動(dòng)能夠旋轉(zhuǎn)操作微納米尺度顆粒的新現(xiàn)象，開發(fā)一種不依賴于顆粒電學(xué)屬性的新型顆粒旋轉(zhuǎn)方法。利用該簡潔的結(jié)構(gòu)同時(shí)利用誘導(dǎo)電荷電滲的流體流動(dòng)，驅(qū)動(dòng)顆粒轉(zhuǎn)動(dòng)。適用于各種電學(xué)屬性顆粒的快速旋轉(zhuǎn)方法，它依靠流體的驅(qū)動(dòng)作用，使得顆?？焖俎D(zhuǎn)動(dòng)，不再取決于顆粒的電學(xué)屬性，因此具有更好的普適性。
[0023]本實(shí)施方式一種用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒的微流控芯片的結(jié)構(gòu)中，為避免激發(fā)電極附近流體流動(dòng)的影響，即激發(fā)電極間距大于正方形懸浮電極邊長的兩倍。而當(dāng)正方形懸浮電極邊長為300微米，激發(fā)電極間距為2mm時(shí)，是該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)理想顆粒旋轉(zhuǎn)的一個(gè)有效參數(shù)配置。
[0024]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一的不同點(diǎn)在于:所述的正方形懸浮電極1的邊長為300μπι;所述的激發(fā)電極a2與激發(fā)電極c8之間的間距為2mm;所述的激發(fā)電極b7與激發(fā)電極d4之間的間距為2mm。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一的不同點(diǎn)在于:所述的圓形入口通孔6的直徑為4mm?5mm;所述的圓形出口通孔5的直徑為4mm?5mm;所述的圓形反應(yīng)腔9的直徑為5mm?10_。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒的微流控芯片，其特征在于用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒的微流控芯片由PDMS蓋片(10)和ITO玻璃基底(3)組成； 所述的ITO玻璃基底(3)的中心位置設(shè)有一個(gè)正方形懸浮電極(1)，在正方形懸浮電極(I)的后面設(shè)置激發(fā)電極a(2)，在正方形懸浮電極(1)的左面設(shè)置激發(fā)電極b(7)，在正方形懸浮電極(1)的前面設(shè)置激發(fā)電極c(8)，在正方形懸浮電極(1)的右面設(shè)置激發(fā)電極d(4); 所述的正方形懸浮電極(1)、激發(fā)電極a(2)、激發(fā)電極b(7)、激發(fā)電極c(8)及激發(fā)電極d(4)由ITO玻璃基底(3)表面的ITO導(dǎo)電膜腐蝕后留存得到;所述的正方形懸浮電極(1)、激發(fā)電極a(2)、激發(fā)電極b(7)、激發(fā)電極c(8)及激發(fā)電極d(4)的厚度均為200nm; 所述的正方形懸浮電極(1)的邊長為200μηι?300μηι ；所述的激發(fā)電極a (2)與激發(fā)電極c(8)之間的間距大于正方形懸浮電極(1)邊長的兩倍;所述的激發(fā)電極b(7)與激發(fā)電極d(4)之間的間距大于正方形懸浮電極(1)邊長的兩倍； 所述的PDMS蓋片(10)的下表面設(shè)有粒子流道(11)，粒子流道(11)的中心位置設(shè)有圓形反應(yīng)腔(9)，粒子流道(11)的一端設(shè)有貫穿PDMS蓋片(10)的圓形入口通孔(6)，粒子流道(II)的另一端設(shè)有貫穿PDMS蓋片(10)的圓形出口通孔(5);所述的PDMS蓋片(10)的厚度為5mm?7mm; 所述的圓形反應(yīng)腔(9)深0.8mm?1mm ；所述的粒子流道(11)深0.8mm?1mm ； ITO玻璃基底(3)設(shè)有電極的一側(cè)和PDMS蓋片(10)下表面相對密封，且正方形懸浮電極(1)置于圓形反應(yīng)腔(9)的中心位置，圓形反應(yīng)腔(9)直徑范圍把激發(fā)電極a(2)、激發(fā)電極b(7)、激發(fā)電極c(8)及激發(fā)電極d(4)的內(nèi)端部包容在內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒的微流控芯片，其特征在于所述的正方形懸浮電極(1)的邊長為300μπι;所述的激發(fā)電極a(2)與激發(fā)電極c(8)之間的間距為2mm;所述的激發(fā)電極b(7)與激發(fā)電極d(4)之間的間距為2mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒的微流控芯片，其特征在于所述的圓形入口通孔(6)的直徑為4mm?5mm;所述的圓形出口通孔(5)的直徑為4mm?5mm ；所述的圓形反應(yīng)腔(9)的直徑為5mm?10mm。
【專利摘要】一種用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒的微流控芯片，它涉及微流控芯片。本實(shí)用新型解決現(xiàn)有微納米尺度顆粒的旋轉(zhuǎn)操控，轉(zhuǎn)動(dòng)強(qiáng)烈依賴于顆粒與溶液之間的極化關(guān)系，因此對于顆粒的電學(xué)屬性要求較高，如果某一顆粒與溶液的電學(xué)極化屬性接近，則無法實(shí)現(xiàn)其有效旋轉(zhuǎn)的問題。芯片：ITO玻璃基底的中心設(shè)有正方形懸浮電極，在正方形懸浮電極的四周分別設(shè)置四個(gè)激發(fā)電極，PDMS蓋片表面設(shè)有粒子流道，粒子流道的中心設(shè)有圓形反應(yīng)腔，粒子流道一端設(shè)有圓形入口通孔，另一端設(shè)有圓形出口通孔；ITO玻璃基底設(shè)有電極的一側(cè)和PDMS蓋片設(shè)有流道的一側(cè)相對密封。本實(shí)用新型用于捕捉和旋轉(zhuǎn)微尺度顆粒。
【IPC分類】B01L3/00
【公開號】CN205074021
【申請?zhí)枴緾N201520821120
【發(fā)明人】任玉坤, 姜洪源, 吳玉潘, 陶冶, 郎琦, 賈延凱, 侯立凱
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年10月21日