微流控芯片的檢測(cè)電極制作及它的電泳非接觸式電導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)制備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于導(dǎo)電薄膜的微流控芯片的檢測(cè)電極的制作方法，以及將微流控芯片和導(dǎo)電薄膜電極結(jié)合制作微芯片電泳非接觸式電導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控芯片通過(guò)把化學(xué)、物理、生物等領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢驗(yàn)、細(xì)胞培養(yǎng)等基本操作單元集成到一塊很小的芯片上，由微通道形成網(wǎng)絡(luò)，并以可控的微量流體貫穿整個(gè)系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)常規(guī)化學(xué)或者生物實(shí)驗(yàn)室的各種功能。
[0003]非接觸式電導(dǎo)檢測(cè)(CCD)的原理是基于分析物和背景緩沖溶液之間電導(dǎo)率的差別，通過(guò)連續(xù)測(cè)量流經(jīng)兩電極之間電流的變化實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)。CCD中，電極不與溶液直接接觸，而是在交流激發(fā)電壓下與通道中的溶液進(jìn)行耦合。
[0004]高分子聚合物是一種用于制作微流控芯片的模型膠，它加工成型方便，原材料成本低，適于大批量制作。通過(guò)在微流控芯片復(fù)形模具上澆注液態(tài)高聚物，待其固化后將其與模具剝離，便能在高聚物表面形成與模具一致的圖案。
[0005](XD中，通過(guò)在電極和微通道之間加入一層薄的絕緣材料，即制備成可用于(XD的檢測(cè)器。成功避免了電極中毒和氣泡產(chǎn)生，有效避免了高壓電場(chǎng)的干擾，大大降低背景噪音，提高檢測(cè)靈敏度。
[0006]現(xiàn)在用于制作高聚物微流控芯片復(fù)形模具的常用方法，是將液體光刻膠固化成光刻膠涂層，然后通過(guò)紫外光照射帶有圖案的掩膜，再使用光刻膠液掩膜下面的光刻膠涂層，在基板上獲得所需形狀的模具。但是使用液體光刻膠制作基片模具需要昂貴的儀器設(shè)備和無(wú)塵環(huán)境，并且操作過(guò)程復(fù)雜費(fèi)時(shí)，這使得非專業(yè)人員制作復(fù)形模具受到了技術(shù)和設(shè)備限制，極大地阻礙了高聚物微流控芯片在普通實(shí)驗(yàn)室的廣泛使用。
[0007]目前，用于制作CCD電極的材料和方法有，將貴金屬薄膜通過(guò)電沉積技術(shù)濺射/蒸發(fā)沉積在玻璃或高聚物基底上，后使用光刻和技術(shù)對(duì)其進(jìn)行圖案化，即得到所需圖形的微電極。但是，所需要的電極材料為昂貴的金屬，且需要昂貴的金屬蒸發(fā)/濺射儀和需用光刻技術(shù)方能得到需要的電極形狀，制備工藝復(fù)雜，要求苛刻的潔凈環(huán)境。耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、成本大。在一般的實(shí)驗(yàn)室難以操作完成。已成為非接觸式電導(dǎo)檢測(cè)器向集成化、便攜化、商業(yè)化大生產(chǎn)方向發(fā)展的瓶頸之一，大大限制了其在分析化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)使用金屬薄膜制作非接觸式電導(dǎo)檢測(cè)電極造成的高昂成本，包括電極材料、儀器設(shè)備、潔凈的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和復(fù)雜費(fèi)時(shí)的制作過(guò)程等缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的之一在于，提出一種基于廉價(jià)導(dǎo)電薄膜的非接觸式電導(dǎo)檢測(cè)電極的制作方法。導(dǎo)電薄膜商業(yè)化供應(yīng)，成本低廉；能夠在普通實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成電極制作，且不需要昂貴的儀器設(shè)備，操作簡(jiǎn)便快速，利于便攜化、商業(yè)化。
[0009]本發(fā)明的目的之二在于，采用上述制得的微流控芯片的檢測(cè)電極以快捷、經(jīng)濟(jì)、低成本的方式，在普通的實(shí)驗(yàn)室就可操作完成制備微芯片電泳非接觸式電導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)的方法；本發(fā)明的方法中其中針對(duì)使用液體光刻膠制作復(fù)形模具需要昂貴的儀器設(shè)備和無(wú)塵環(huán)境，以及操作過(guò)程費(fèi)時(shí)復(fù)雜的缺點(diǎn)，本發(fā)明的微流控芯片的復(fù)形模具制作方法，使微流控芯片的制作能夠在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，方便簡(jiǎn)單，成本低，易于普及。
[0010]本發(fā)明的基于導(dǎo)電薄膜的檢測(cè)電極的制作方法:該檢測(cè)電極是在電絕緣層基底上設(shè)有導(dǎo)電薄膜，包括以下制備步驟:
[0011](I)貼膜和壓膜:在非曝光的條件下，將光敏材料涂布或貼合在導(dǎo)電膜層上；通過(guò)塑封機(jī)使光敏材料和導(dǎo)電薄膜緊密貼合；
[0012](2)曝光:將光刻掩膜緊貼于光敏材料上，曝光，則光刻掩膜圖案所透射的光使其下面的光敏材料變性；
[0013](3)顯影:采用顯影液對(duì)光敏材料進(jìn)行顯影，光刻掩膜圖案以外的光敏材料部分被清洗掉；清洗殘留的顯影液；
[0014](4)刻蝕:將顯影后的材料放入刻蝕液中對(duì)導(dǎo)電薄膜進(jìn)行化學(xué)刻蝕，光敏材料所覆蓋圖案以外的導(dǎo)電薄膜部分被蝕刻掉；清洗殘留的刻蝕液；
[0015](5)去除光敏材料:將刻蝕后所得的光敏材料-導(dǎo)電薄膜材料放入可去除光敏材料的溶液中，顯影的光敏材料被去除掉；最后清洗殘留的溶液并干燥，得到所需的導(dǎo)電薄膜電極。
[0016]進(jìn)一步的，本發(fā)明的具體的實(shí)施步驟描述如下:
[0017](I)貼膜和壓膜:去除導(dǎo)電薄膜外層的保護(hù)膜，然后于暗室紅燈下將光敏材料涂布或貼合在導(dǎo)電膜層上。將涂布或貼好光敏材料的導(dǎo)電薄膜放入保護(hù)殼中，緩慢通過(guò)塑封機(jī)數(shù)次，使光敏材料和導(dǎo)電薄膜緊密貼合。
[0018](2)曝光:將光刻掩膜緊貼于光敏材料上，然后放入曝光儀器中曝光，光刻掩膜圖案所透射的光使其下面的光敏材料變性。
[0019](3)顯影:移去光刻掩膜和光敏材料表面所剩的另外一層保護(hù)膜，使用顯影液對(duì)光敏材料進(jìn)行顯影，光刻掩膜圖案以外的光敏材料部分將被清洗掉，然后清洗殘留的顯影液。
[0020](4)刻蝕:將顯影后的材料放入刻蝕液中對(duì)導(dǎo)電薄膜進(jìn)行化學(xué)刻蝕，光敏材料所覆蓋圖案以外的導(dǎo)電薄膜部分被蝕刻掉，然后清洗殘留的刻蝕液。
[0021 ] (5)去除光敏材料:將刻蝕后所得的光敏材料-導(dǎo)電薄膜材料放入可去除光敏材料的溶液中，顯影的光敏材料被去除掉，最后清洗殘留的溶液并吹干，得到所需的導(dǎo)電薄膜電極。
[0022]所述光敏材料為紫外光致抗蝕劑。
[0023]所述紫外光致抗蝕劑為紫外液相光刻膠或感光性干膜。
[0024]所述紫外液相光刻膠為SU-8系列光刻膠、KPR膠或AZ膠。
[0025]作為優(yōu)選，所述導(dǎo)電薄膜為透明導(dǎo)電薄膜；更進(jìn)一步優(yōu)選石墨烯膜、氧化銦薄膜、
氧化錫薄膜、氧化鋅薄膜或二氧化鈦薄膜。
[0026]所述氧化銦薄膜為氧化銦錫薄膜、摻鉬氧化銦薄膜、摻鎢氧化銦薄膜或摻鉍氧化銦薄膜。
[0027]本發(fā)明中作為優(yōu)選，顯影液為碳酸鈉溶液。最優(yōu)選的質(zhì)量濃度為0.85%碳酸鈉溶液。
[0028]本發(fā)明中作為優(yōu)選，刻蝕液為鹽酸溶液。其最優(yōu)選5% (v/v)鹽酸溶液。
[0029]本發(fā)明中作為優(yōu)選，去除光敏材料溶液為氫氧化鈉溶液。最優(yōu)選的質(zhì)量濃度為1.
[0030]作為優(yōu)選，ITO電極的形狀與該次曝光所使用的光刻掩膜形狀一致。
[0031]作為優(yōu)選，電絕緣層基底為高分子聚合物基板(如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯基板、聚乙烯膜)或玻璃。
[0032]本發(fā)明將微流控芯片和導(dǎo)電薄膜電極結(jié)合制作微芯片電泳非接觸式電導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)，包括以下制備步驟:
[0033](I)制作微芯片通道蓋板:取液態(tài)高分子聚合物澆注在微流控芯片復(fù)形模具上，加熱，待液態(tài)高聚物充分固化后，與模具剝離，即得到有內(nèi)凹通道的微流控芯片通道蓋板；
[0034](2)清洗薄膜電極板:用堿液清洗由上述制備方法所得到的導(dǎo)電薄膜電極的基底后用超純水清洗殘留溶液并干燥；
[0035](3)封接芯片:用氧等離子體處理微流控芯片通道蓋板表面；將微流控芯片通道蓋板有凹口的一面與所述的導(dǎo)電薄膜電極的基底封接，得到需要的微流控芯片電泳非接觸式電導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)。
[0036]作為優(yōu)選，所述的堿液優(yōu)選為氫氧化鈉溶液。優(yōu)選質(zhì)量濃度為1.5%;
[0037]本發(fā)明的曝光儀器可以為紫外曝光箱和其他紫外光源。
[0038]本發(fā)明的微流控芯片復(fù)形模具制作方法，包括以下制備步驟:A.貼膜和壓膜