本發(fā)明屬于微全分析系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種基于硅膠鍵合層的微流控體波分選芯片制備方法。

背景技術(shù)：

微流控芯片技術(shù)起源于20世紀(jì)90年代，最初應(yīng)用于分析化學(xué)領(lǐng)域，它以微通道為結(jié)構(gòu)特征，以生命科學(xué)為主要研究對象，通過微機(jī)電加工工藝（mems），將整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的功能包括樣片預(yù)處理、反應(yīng)、分離、檢測等集成在微芯片上，使分析速度得到極大提高，具有集成度高，試劑消耗少，制作成本低，分析效率高等特點(diǎn)，具有極為廣泛的適用性和應(yīng)用前景，是當(dāng)前微全分析系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。

對于粒徑小于聲波波長的流體中的粒子，超聲駐波能對其進(jìn)行有效的免接觸式的操控。并且由于聲學(xué)檢測和操作方法對活體生物樣本的無損性，使其成為在微流系統(tǒng)中研究的新熱點(diǎn)。目前，在微流控系統(tǒng)中，一般通過濕法腐蝕的方法，在硅片等硬質(zhì)材料上刻蝕出微網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用脈沖激光器在硅片上鉆孔，再通過陽極鍵合的方式將玻璃鍵合到刻蝕微結(jié)構(gòu)的硅片上形成聲波芯片。這種聲波芯片密閉性較好，但它要用到價(jià)值數(shù)百萬的陽極鍵合設(shè)備，提高了制備成本。且面臨著高溫高電壓的工作環(huán)境，不利于實(shí)驗(yàn)員的生命安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種制備過程簡單，制備成本低且安全便捷的微流控體波分選芯片制備方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：

所述的微流控體波分選芯片由載玻片，帶有駐波反應(yīng)腔的硅片、壓電陶瓷片所構(gòu)成，所述的載玻片上預(yù)先甩上一層聚二甲基硅氧烷，然后通過等離子鍵合機(jī)鍵合在硅片上面。

具體由以下步驟所構(gòu)成：

1）利用氫氧化鉀（koh）溶液在硅片上腐蝕出所需的駐波反應(yīng)溝道及其所需的進(jìn)樣口、出樣口；

2）在壓電陶瓷片兩極引出兩根信號輸入導(dǎo)線后將壓電陶瓷片粘合在硅片的底部；

3）在載玻片上先開出與駐波反應(yīng)腔進(jìn)樣口、出樣口對應(yīng)的通孔，然后在載玻片的一個(gè)面上通過勻膠機(jī)在高轉(zhuǎn)速下甩上一層聚二甲基硅氧烷（pdms）液態(tài)預(yù)聚物，待其固化后將此面朝下通過等離子體鍵合機(jī)鍵合在硅片有駐波反應(yīng)溝道一面，載玻片的另一面在對應(yīng)進(jìn)樣口和出樣口位置周圍等離子鍵合上一層聚二甲基硅氧烷并在上面打出進(jìn)樣孔和出樣孔，分別與硅片上的進(jìn)樣口和出樣口相通。

本發(fā)明芯片的體波駐波來源于粘合在硅片底部的壓電陶瓷，其工作頻率由自身性質(zhì)決定。調(diào)節(jié)輸入信號的強(qiáng)度和頻率，可以實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞等生物活體樣品的分離。

本發(fā)明方法與現(xiàn)在方法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：此裝置加工簡易，無需再在硅片上鉆孔；成本低，制備過程不需要價(jià)格昂貴的陽極鍵合設(shè)備和特制的耐高溫玻璃；超聲駐波場的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)可控；步驟安全便捷，無需在高溫高電壓實(shí)驗(yàn)條件下操作。利用本發(fā)明能夠很容易地實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞等生物活體樣品的分離、捕獲和操縱。據(jù)此，本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、藥物科學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明載玻片、硅片和壓電陶瓷片的相對位置示意圖。

圖中：1——壓電陶瓷片，2——環(huán)氧樹脂層，3——硅片，4——聚二甲基硅氧烷薄層，5——載玻片，6——聚二甲基硅氧烷厚層，7——進(jìn)樣口，8——出樣口，9——駐波反應(yīng)溝道，10——進(jìn)樣孔，11——出樣孔。

圖3是現(xiàn)有技術(shù)（用陽極鍵合玻璃片和硅片形成超聲體波分選芯片）的應(yīng)用效果圖。

圖4是本發(fā)明方法制備芯片的應(yīng)用效果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的介紹：

一、本發(fā)明方法制備產(chǎn)品：

1）利用氫氧化鉀（koh）溶液濕法腐蝕在硅片上制備出所需的駐波反應(yīng)溝道及其所需的進(jìn)樣口和出樣孔口；

2）在壓電陶瓷片兩極引出兩根信號輸入導(dǎo)線后用環(huán)氧樹脂將壓電陶瓷片粘合在硅片的底部；

3）在載玻片上先開出與駐波反應(yīng)腔進(jìn)樣口、出樣孔對應(yīng)的通孔，然后在一個(gè)面上通過勻膠機(jī)在高轉(zhuǎn)速下甩上一層很薄的聚二甲基硅氧烷（pdms）液態(tài)預(yù)聚物，待其固化后將此面朝下通過等離子體鍵合機(jī)鍵合在硅片溝道上面。等離子鍵合機(jī)采用的是美國harrick公司型號pdc-002。鍵合過程只要將需要鍵合在一起的兩面在等離子體鍵合機(jī)的低功率檔處理下5分鐘，然后將這兩個(gè)表面的孔位對齊手動按壓在一起即可。另一面孔口位置周圍也前述鍵合過程同樣的操作鍵合上一層較厚的聚二甲基硅氧烷并在上面打出與進(jìn)樣口、出樣口連通的進(jìn)樣孔和出樣孔。

二、本發(fā)明方法制備的產(chǎn)品與現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品的效果對比：

附圖3是用陽極健合設(shè)備制作的超聲體波分選芯片的應(yīng)用效果圖。圖中是陽極鍵合方式制備的共振頻率為2m的體波芯片在樣品流速為500μl/h，正弦輸入電壓在10v的條件下對10um的聚苯乙烯球的聚集效果。由圖3可見10um的聚苯乙烯微球在通道中很明顯聚集到中間區(qū)域，可以達(dá)到粒子聚集的效果。

附圖4是本發(fā)明的應(yīng)用效果圖。圖中是我們基于硅膠鍵合層制備的共振頻率為2m的體波芯片在樣品流速為500μl/h，輸入功率為15dbm時(shí)對15um二氧化硅球的聚集效果。圖中15um的二氧化硅微球在聲場作用下在通道中也很好聚集到中間區(qū)域成一條線狀排列。

從附圖3和附圖4可以看出，本發(fā)明在實(shí)際使用中，與現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品具有相同的效果。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于微全分析領(lǐng)域，公開了一種基于硅膠鍵合層的微流控體波分選芯片制備方法。其產(chǎn)品由載玻片、帶有駐波反應(yīng)腔的硅片、壓電陶瓷片所構(gòu)成。硅片上的駐波反應(yīng)腔由氫氧化鉀溶液在硅片上腐蝕形成的微米級別的溝道以及溝道上的進(jìn)、出樣孔口所構(gòu)成。壓電陶瓷片粘在硅片的底部并在兩極引出兩根導(dǎo)線，載玻片在其上與硅片上的駐波反應(yīng)腔進(jìn)、出樣孔口對應(yīng)位置處開有對應(yīng)進(jìn)、出樣孔口，然后通過勻膠機(jī)在載玻片一個(gè)面甩上一層很薄聚二甲基硅氧烷并鍵合在硅片上面，另一個(gè)面孔口周圍也鍵合上一層打了對應(yīng)孔口的較厚的聚二甲基硅氧烷。本發(fā)明制備過程簡單，成本低廉，可操控性強(qiáng)，方便適用于細(xì)胞等生物樣本的聚集、分離和操控。

技術(shù)研發(fā)人員：國世上;舒溪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.22
技術(shù)公布日：2017.09.15