專利名稱：阻抗式微流控芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，具體的是一種阻抗式微流控芯片的制作方法。
技術(shù)背景
目前，在生物醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域通常使用金屬濺射或真空鍍膜形成極薄的阻抗測量所需的金屬電極；但是，使用金屬濺射或真空鍍膜形成極薄的阻抗測量所需的金屬電極存在不足相比較細(xì)胞的尺寸，這種金屬電極通常很薄，不能形成電容測量通常所需的“面對(duì)面” 的電極結(jié)構(gòu)，而是形成電容的兩個(gè)金屬面處于同一平面上，這樣，測量的精度和范圍就比較有限。此外，金屬濺射或真空鍍膜的方法在使用成本和時(shí)間上有改進(jìn)的空間。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有存在的問題，提供一種阻抗式微流控芯片的制作方法，它流程較簡單，無需昂貴的濺射或真空鍍膜設(shè)備，制作形成的斷面適合于阻抗測量的需要。
為解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種阻抗式微流控芯片的制作方法，其特征是，包括以下步驟(1)設(shè)計(jì)掩膜的AutOCAD文件；(2)將步驟(1)設(shè)計(jì)好的AutoCAD文件用超高精度激光打印機(jī)打印在透明掩膜板上；(3)將光刻膠甩到硅片上；(4)將透明掩膜板蓋在光刻膠上并光刻顯影；(5)揭掉透明掩膜板，沖洗掉未顯影的光刻膠，得到主模型；(6)在顯影的硅片上涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)，在通道進(jìn)出口位置放置硅管，然后在 80°C溫度下烘干；(7)將聚二甲基硅氧烷(PDMS)模型剝離主模型，將所需的銅絲放置到豎直方向的通道內(nèi)；(8)在光滑的硅片上涂覆聚二甲基硅氧烷，形成表面光滑的二甲基硅氧烷模型；(9)將步驟(7)得到的二甲基硅氧烷模型表面與步驟(8)得到的表面光滑的PDMS模型經(jīng)等離子體氧化后粘合在一起；(10)在水平通道注入氯化鉀(KCl)溶液，在豎直通道內(nèi)注入去離子水；(11)在水平通道的一個(gè)入口放置另一根銅絲，以該銅絲作為陰極，以豎直通道內(nèi)的銅絲作為陽極，施加2V的直流電源，在電化學(xué)反應(yīng)的作用下豎直通道內(nèi)的銅絲暴露在氯化鉀 (KCl)溶液中的部分逐漸被溶解，最終將豎直方向的銅絲斷成上下兩段；(12)移除水平通道內(nèi)的銅絲，采用氯化氫(HCl)清洗通道，清除通道中的氯化銅 (CuC12)。
可選的，所述的透明掩膜板為透明膠片。
可選的，所述的光刻膠為SU8光刻膠。
本發(fā)明的積極效果是(1)在制版、光刻、顯影等常規(guī)的微流體芯片制作的基礎(chǔ)上，利用電化學(xué)反應(yīng)，將銅絲在通道交叉處溶解、斷開形成兩個(gè)電極；如此形成的芯片電極表面光滑，斷面基本平行，適合于電阻抗的測量。
(2)能夠快速、廉價(jià)地制作阻抗式微流控芯片，無需金屬濺射或真空鍍膜那樣昂貴的大型設(shè)備，有利于推廣和應(yīng)用。


附圖1為本發(fā)明阻抗式微流控芯片的制作方法的流程框圖及各步驟內(nèi)容解釋； 附圖2為聚苯乙烯混懸液電導(dǎo)值與濃度的變化關(guān)系曲線圖。
圖中的標(biāo)號(hào)分別為；1、透明掩膜板； 2、光刻膠；3、硅片； 4、PDMS模型I ； 5、PDMS模型II; 6、銅絲I; 7、銅絲II。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出本發(fā)明阻抗式微流控芯片的制作方法的具體實(shí)施方式
，但是， 本發(fā)明的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。
參見附圖1，一種阻抗式微流控芯片的制作方法，包括以下步驟 (1)設(shè)計(jì)掩膜的Auto CAD文件。
(2)將步驟(1)設(shè)計(jì)好的Auto CAD文件用超高精度激光打印機(jī)打印在透明掩膜板上，所述的透明掩膜板1可采用透明膠片。
(3)采用SU8-100光刻膠2 (光刻膠2的厚度為100微米)并將其甩到硅片3上。
(4)將透明掩膜板1蓋在光刻膠2上并光刻顯影。
(5)揭掉透明掩膜板1，沖洗掉未顯影的光刻膠2，得到主模型。
(6)在顯影的硅片3上涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)，在通道進(jìn)出口位置放置硅管， 然后在80°C溫度下烘干(約3小時(shí))。
(7)將PDMS模型I 4剝離主模型，使用注射器將所需的銅絲放置到豎直方向的通道內(nèi)，所述銅絲的直徑通常小于100微米。
(8)在光滑的硅片上涂覆聚二甲基硅氧烷，形成表面光滑的二甲基硅氧烷模型。
(9)將步驟(7)得到的二甲基硅氧烷模型表面與步驟(8)得到的表面光滑的PDMS 模型II通過等離子體氧化(50W下30秒)后粘合在一起。
(10)在水平通道內(nèi)注入IMol/l (即1摩爾每升)的KCl溶液，在豎直通道(即圖中穿銅絲I 6的通道)內(nèi)注入去離子水。
(11)在水平通道的一個(gè)入口放置銅絲II并以銅絲II 7作為陰極，以豎直通道內(nèi)的銅絲I 6作為陽極，施加2V的直流電源，在電化學(xué)反應(yīng)的作用下豎直通道內(nèi)的銅絲I 6 暴露在KCl溶液中的部分逐漸溶解，最終將豎直方向的銅絲I 6斷成上下兩段。
(12)移除水平通道內(nèi)的銅絲II 7，采用HCl清洗通道，清除通道中的CuCl2。
本方法制作出來的芯片電極表面光滑，斷面平行，適合于電阻抗的測量。
應(yīng)用實(shí)施例實(shí)施前，首先，按所述阻抗式微流控芯片的制作方法制備阻抗式微流控芯片，并用0. ImM的稀鹽酸清洗液體通道，以去除銅電極表面的氧化物，增強(qiáng)接觸導(dǎo)電性能；然后，用去離子水沖洗3次，防止鹽酸中的H+離子和Cl-離子影響試樣的導(dǎo)電性能。
本應(yīng)用實(shí)施例的阻抗測量儀器采用通用的阻抗分析儀Agi 1 ent^94A。將微流控芯片的電極插入16047D阻抗分析測試夾具接口，再將夾具連接到Agilent^94A阻抗分析儀的測試連接端口 ；再執(zhí)行阻抗分析儀的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)程序，以對(duì)當(dāng)前測試連接線的阻抗進(jìn)行補(bǔ)償。校準(zhǔn)后的連接導(dǎo)線應(yīng)避免觸碰，否則需要重新校準(zhǔn)。
將直徑5 10 μ m聚苯乙烯微粒懸浮在去離子水中形成30%的混懸液。再用注射器將該混懸液依次稀釋到原質(zhì)量濃度的75%、56. 25%,42. 19%、31. 64%后備用。
依次測量不同質(zhì)量濃度混懸液的阻抗，得到電導(dǎo)率隨質(zhì)量濃度的變化曲線與理論曲線。由于去離子水的電導(dǎo)率只有約0. lyS/cm，而聚苯乙烯的電導(dǎo)率達(dá)到0. lS/cm，因此， 混懸液的電導(dǎo)率與聚苯乙烯的濃度成正比。由圖2可見其具有相關(guān)性，從而證明該阻抗測量芯片具有一定的準(zhǔn)確性。
圖2是不同濃度下混懸液的電導(dǎo)值示意圖濃度為0時(shí)，即去離子水的電導(dǎo)最低。 隨著濃度的增加，電導(dǎo)值同步增加，基本與濃度成正比，如理論曲線(圖中直線)。不同頻率下電導(dǎo)值變化并不大，基本重疊，因此，電導(dǎo)值幾乎不隨頻率變化而改變。這也是與理論相符的，因?yàn)樵?0MHz內(nèi)聚苯乙烯和去離子水都不會(huì)發(fā)生介電松弛，介電常數(shù)和電導(dǎo)率幾乎不變。
權(quán)利要求
1.一種阻抗式微流控芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步驟(1)設(shè)計(jì)掩膜的AutOCAD文件；(2)將步驟(1)設(shè)計(jì)好的AutoCAD文件用超高精度激光打印機(jī)打印在透明掩膜板上；(3)將光刻膠甩到硅片上；(4)將透明掩膜板蓋在光刻膠上并光刻顯影；(5)揭掉透明掩膜板，沖洗掉未顯影的光刻膠，得到主模型；(6)在顯影的硅片上涂覆聚二甲基硅氧烷，在通道進(jìn)出口位置放置硅管，然后在80°C溫度下烘干；(7)將聚二甲基硅氧烷模型剝離主模型，將所需的銅絲放置到豎直方向的通道內(nèi)；(8)在光滑的硅片上涂覆聚二甲基硅氧烷，形成表面光滑的二甲基硅氧烷模型；(9)將(7)得到的二甲基硅氧烷模型表面與(8)得到的表面光滑的二甲基硅氧烷模型經(jīng)等離子體氧化后粘合在一起；(10)在水平通道內(nèi)注入氯化鉀溶液，在豎直通道內(nèi)注入去離子水；(11)在水平通道的一個(gè)入口放置另一根銅絲，以該銅絲作為陰極，以豎直通道內(nèi)的銅絲作為陽極，施加2V的直流電源，在電化學(xué)反應(yīng)的作用下豎直通道內(nèi)的銅絲暴露在氯化鉀溶液中的部分逐漸被溶解，最終將豎直方向的銅絲斷成上下兩段；(12)移除水平通道內(nèi)的銅絲，采用氯化氫清洗通道，清除通道中的氯化銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗式微流控芯片的制作方法，其特征在于，所述的透明掩膜板為透明膠片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗式微流控芯片的制作方法，其特征在于，所述的光刻膠為SU8光刻膠。
全文摘要
本發(fā)明阻抗式微流控芯片的制作方法，包括以下步驟①設(shè)計(jì)掩膜的AutoCAD文件；②將上述文件打印在透明掩膜板上；③將光刻膠甩到硅片上；④將掩膜板蓋在光刻膠上光刻顯影；⑤得到主模型；⑥涂覆PDMS、放置硅管；⑦將PDMS模型剝離主模型，將所需銅絲放置到豎直通道內(nèi)；⑧將PDMS模型I與另一個(gè)表面光滑的PDMS薄片粘在一起；⑨在水平通道注入氯化鉀溶液，在豎直通道注入去離子水；⑩以水平通道的銅絲為陰極，以豎直通道的銅絲為陽極進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，將豎直的銅絲斷成上下兩段；移除水平通道的銅絲，用氯化氫清除通道中的氯化銅；本發(fā)明的積極效果是形成的芯片電極表面光滑，斷面基本平行，適合于電阻抗的測量。
文檔編號(hào)B81C1/00GK102530834SQ201110428708
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者胥飛 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院