專利名稱：紅外線輔助本體聚合法制備有機(jī)玻璃微流控芯片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紅外線輔助本體聚合法制備有機(jī)玻璃 微流控芯片的方法。
背景技術(shù)：
自從Manz于1990年首次提出微型全分析系統(tǒng)以來(lái)[l]，微流控芯片就以其高效、 快速、試劑用量少、低耗及集成度高等優(yōu)點(diǎn)引起了國(guó)內(nèi)外分析科學(xué)界及生命科學(xué)界有關(guān) 專家的廣泛關(guān)注，在生物醫(yī)藥、環(huán)境監(jiān)測(cè)、臨床診斷、食品藥品分析等領(lǐng)域顯示了良好 的應(yīng)用前景，目前制約其廣泛應(yīng)用的瓶頸之一就是其較高的價(jià)格和較低的產(chǎn)量。微流控 芯片有著十分光明的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)需求，建立其批量低成本加工技術(shù)勢(shì)在必 行。近年來(lái)，作為微流控芯片基礎(chǔ)的芯片材料和批量低成本加工技術(shù)研究已受到廣泛關(guān) 注。
微流控芯片主要使用玻璃、石英和聚合物制作[2]，玻璃和石英微流控芯片主要采 用光刻與化學(xué)刻蝕相結(jié)合的方法加工，技術(shù)和設(shè)備要求高，難以采用模具大批量生產(chǎn)， 價(jià)格比較昂貴，限制了其廣泛應(yīng)用。于是近年來(lái)聚合物微流控芯片得到了發(fā)展和重視， 可使用模具通過(guò)注塑、印模和澆鑄等技術(shù)進(jìn)行批量低成本生產(chǎn)[3]。用于加工微流控芯 片的聚合物有有機(jī)玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚二甲基硅氧垸、聚碳酸酯、聚苯乙烯 等，其中有機(jī)玻璃以其良好的機(jī)械和光學(xué)性能、電絕緣性、易成型、生物相容性好、批 量生產(chǎn)成本低和容易化學(xué)修飾等優(yōu)點(diǎn)，在微流控芯片的加工中使用較多。有機(jī)玻璃也是 一種"綠色"芯片材料，廢棄后，在高溫下其又可以分解為甲基丙烯酸甲酯單體，可循 環(huán)利用。
目前，關(guān)于有機(jī)玻璃微流控芯片的加工技術(shù)有熱壓[4]、注塑[5]和激光燒蝕[6]等， 其中熱壓技術(shù)最為常用，即在高于有機(jī)玻璃玻璃化溫度(105 °C)的條件下，通過(guò)施加 壓力使陽(yáng)膜的結(jié)構(gòu)復(fù)制到有機(jī)玻璃片上，使用的硅陽(yáng)膜或金屬陽(yáng)膜采用微機(jī)電加工技術(shù) 制作。熱壓對(duì)芯片模具的機(jī)械強(qiáng)度要求較高，硅模具易碎，通常熱壓次數(shù)不超過(guò)50次， 不適合有機(jī)玻璃微流控芯片的批量熱壓加工，目前使用較多的是機(jī)械強(qiáng)度較高的鎳模 具。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，熱壓制作出來(lái)的塑料芯片上的微流通道有變形現(xiàn)象，與設(shè)計(jì)值有一定差異。最近采用熱引發(fā)[7]甲基丙烯酸甲酯本體聚合制備有機(jī)玻璃芯片已有文獻(xiàn)報(bào)道， 但存在的問(wèn)題是聚合成形時(shí)間長(zhǎng)達(dá)12小時(shí)，無(wú)法用于芯片的批量加工。此外，因聚合 過(guò)程中體積收縮，由于使用剛性模具空腔，芯片內(nèi)部容易產(chǎn)生氣泡，聚合過(guò)程中需額外 添加單體溶液，操作比較復(fù)雜。于是，建立簡(jiǎn)單快速的基于本體聚合的有機(jī)玻璃微流控 芯片加工方法對(duì)實(shí)現(xiàn)芯片的批量低成本加工具有重要意義。與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)如
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種紅外線輔助本體聚合法制備有機(jī)玻璃微流控芯片的方 法。本發(fā)明借助紅外線輔助有機(jī)玻璃單體甲基丙烯酸甲酯本體聚合的優(yōu)勢(shì)，使用價(jià)廉的 硅模具制作有機(jī)玻璃微流控芯片，可縮短制作步驟和降低芯片制作成本，為微流控芯片 的批量低成本加工提供新技術(shù)。
本發(fā)明提出的紅外線輔助本體聚合法制備有機(jī)玻璃微流控芯片的方法，采用可控溫 紅外線輔助本體聚合系統(tǒng)，將含少量熱引發(fā)劑的甲基丙烯酸甲酯于水浴中預(yù)聚，得到的 鑄模溶液15直接夾在商品有機(jī)玻璃板11和微流控芯片陽(yáng)模9間，在紅外線16的輻照 下所述鑄模溶液于短時(shí)間內(nèi)(如0.5-1小時(shí))完全聚合，得有機(jī)玻璃微流控芯片基片 17，所述基片經(jīng)鉆孔與蓋膜19或蓋片通過(guò)熱壓鍵合得有機(jī)玻璃微流控芯片。
本發(fā)明所述的紅外線輔助本體聚合法制備有機(jī)玻璃微流控芯片的方法，具體步驟如
下
釆用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)芯片結(jié)構(gòu)，典型的設(shè)計(jì)如圖l所示，由單十字交叉微流通道和溶液連接孔構(gòu)成，采用高分辨率(如3600 dpi)激光照排系統(tǒng)在透明薄膜上打 印成掩膜，微通道部分為黑色線條，寬度為40-100微米，其他部分為透明。在經(jīng)氧化 處理的硅片(p型，厚500 Mm,直徑4英寸，晶向〈100〉，表面二氧化硅氧化層厚800nm) 通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂膜技術(shù)涂覆一層正性光刻膠(Shipley S1813光刻膠，Shipley, Marlborough, MA，美國(guó))，旋涂條件為2000-4000卬m，時(shí)間為40-80秒。然后在100-120 。C烘烤處 理40-80秒以提高光刻膠的附著并除出殘留的溶劑(暴光前烘)，然后蓋上掩膜(含設(shè) 計(jì)的微流結(jié)構(gòu))，使用Karl Suss MA6/BA6光刻機(jī)(Karl Suss, Germany)進(jìn)行接觸式紫 外線曝光30-50秒后，浸入20% Microposit 351顯影劑(Shipley)60-100秒，以洗去 暴光部分的光刻膠層，然后于140-160 。C烘箱中烘20-40分鐘使毛細(xì)管通道和溶液連 接孔部分未曝光的光刻膠硬化，經(jīng)0.5-2 M氟化氫銨洗去未被光刻膠覆蓋的Si02層后， 用50-70 。C的35%-55% KOH水溶液刻蝕裸露的硅片至深度為30-50微米，最后除去光 刻膠后即可制成硅片陽(yáng)模9。
將一定質(zhì)量的甲基丙烯酸甲酯單體與少量熱引發(fā)劑偶氮二異丁腈(單體質(zhì)量的 0. 1-0.3%),在50 。C水浴加熱并搖動(dòng)使其溶解，然后于80-90 。C水浴中加熱10-20分鐘， 每1-3分鐘搖動(dòng)混合溶液一次,使單體溶該預(yù)聚成粘稠的甘油狀鑄模溶液15。該鑄模溶 液含熱引發(fā)劑，需在低溫條件下貯存，在4 'C的冰箱中可以保存至少6個(gè)月。
由于紅外線照射物體會(huì)產(chǎn)生熱量,而鑄模溶液聚合需要在一定溫度下進(jìn)行，且溫度 過(guò)高容易產(chǎn)生暴聚，造成鑄模失敗，故本發(fā)明設(shè)計(jì)了可控溫的紅外線輔助聚合裝置，其 結(jié)構(gòu)如圖2所示。將紅外線燈泡8 (功率100-500 W，紅外線波長(zhǎng)范圍1.72到16.66 微米)安裝在一有通氣孔的箱子13中，在箱的側(cè)壁安裝風(fēng)扇12,向箱內(nèi)鼓入冷風(fēng)以調(diào) 節(jié)箱內(nèi)溫度。風(fēng)扇12的啟動(dòng)和關(guān)閉通過(guò)連有熱電偶10的溫度控制儀14控制，熱電偶 IO置于箱中以監(jiān)測(cè)其中的溫度。因紅外線燈泡8會(huì)產(chǎn)生熱量，當(dāng)箱中溫度高于設(shè)定溫 度(如40-60 °C)，溫度控制儀14將開(kāi)啟風(fēng)扇12，而當(dāng)箱中溫度低于設(shè)定溫度，風(fēng)扇 12將被關(guān)閉，從而構(gòu)成可控溫的紅外線輔助聚合系統(tǒng)。
如附圖3所示，取1-3毫升鑄模溶液15沿微流控芯片陽(yáng)模9凸出的分離通道直接 澆在陽(yáng)模上并成條狀，將一片厚1毫米的有機(jī)玻璃片11直接蓋在鑄模溶液15上并壓緊， 使鑄模溶液15充滿有機(jī)玻璃片11與陽(yáng)模9間的縫隙，要求微流通道結(jié)構(gòu)全部在有機(jī)玻 璃片ll的下方，然后將工件水平放置在可控溫的紅外線輔助聚合裝置中，工件與紅外 線燈泡8下表面的距離為10-30厘米，溫度控制在40-60 °C。根據(jù)需要，通過(guò)控制引發(fā) 劑的量(單體質(zhì)量的0. 1-0. 3%)可使鑄模溶液15在30分鐘至1小時(shí)內(nèi)聚合完全。由于本發(fā)明中鑄模溶液15是被夾在有機(jī)玻璃片11和硅陽(yáng)模9之間，且未使用剛性模具， 盡管隨鑄模溶液聚合會(huì)發(fā)生一定的體積收縮，有機(jī)玻璃片11和硅陽(yáng)模9間的距離因未 被限制而隨之減小，但不會(huì)在鑄模溶液中和最終成形的的微流控芯片基片17中引入氣 泡，大大提高了芯片加工的成品率。當(dāng)模具從微流控芯片基片脫去后，陽(yáng)模凸出的微結(jié) 構(gòu)可以高保真的被復(fù)制為微流控芯片基片17表面凹進(jìn)去的微流結(jié)構(gòu)。微流控芯片基片 17與模具9間的鍵合十分牢固，可將工件在30-50 'C水浴中超聲1-3分鐘以完成脫模。 如將鑄模溶液夾在兩間距離為50到200微米的平板玻璃間，可制得相應(yīng)厚度的蓋膜。 將脫模后的微流控芯片基片17通道末端鉆孔(如圖1的溶液連接孔1、 4、 5和6，孔 徑1-3 mm)用于連接溶液。將通道末端鉆孔的微流控芯片基片17和蓋膜19用水沖洗， 吹干后立即將蓋膜蓋19在基片17上，并用長(zhǎng)尾票夾將基片17和蓋膜19夾在兩片玻璃 片間，要求長(zhǎng)尾票夾的壓力直接施加在微流控芯片分離通道兩側(cè)，然后將工件置于 100-120 'C的鼓風(fēng)烘箱中保持8-12min，取出自然冷卻到室溫，即完成基片17與蓋膜 19的鍵合封裝，制得的粗片經(jīng)修邊得有機(jī)玻璃微流控芯片成品。
本發(fā)明提出的紅外線輔助本體聚合法制備有機(jī)玻璃微流控芯片的方法，將甲基丙烯 酸甲酯本體聚合制備微流控芯片過(guò)程分為單體熱引發(fā)預(yù)聚和紅外線輔助本體聚合芯片
成形兩步，大大簡(jiǎn)化了操作，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便和成本低廉的特點(diǎn)，可用于有機(jī) 玻璃微流控芯片的批量低成本加工。


圖1為本發(fā)明涉及的常用單十字交叉微流控芯片設(shè)計(jì)圖，
其中，l為樣品溶液孔，2為分離微流通道，3為微流控芯片，4、 5和6均為緩沖 溶液孔，7為進(jìn)樣微流通道。
圖2為本發(fā)明涉及的用于有機(jī)玻璃微流控芯片制備的可控溫紅外線輔助本體聚合 系統(tǒng)示意圖，
其中，8為紅外線燈泡，9為硅陽(yáng)模，IO為熱電偶，ll為商品有機(jī)玻璃片，12為 機(jī)箱風(fēng)扇，13為金屬箱，14為溫度控制儀。
圖3為本發(fā)明中紅外線輔助本體聚合法制備有機(jī)玻璃微流控芯片流程圖，
其中，9為硅陽(yáng)模，ll為商品有機(jī)玻璃片，15為鑄模溶液，16為紅外線，17為含 微流結(jié)構(gòu)的微流控芯片基片，18為微流通道的出口， 19為蓋膜，20為微流控芯片的橫 截面示意圖。圖4為本發(fā)明制備的有機(jī)玻璃微流控芯片封裝后的端面掃描電子顯微鏡圖片，放大 倍數(shù)為125倍。
圖5為使用本發(fā)明技術(shù)制備的有機(jī)玻璃微流控芯片分離lmM鉀(a)、鈉(b)和鋰 (c)離子標(biāo)準(zhǔn)混合溶液的電泳圖譜。
圖6為使用本發(fā)明方法制備的有機(jī)玻璃微流控芯片測(cè)定健康人(A)和腎病病人(B) 血清中鈉(b)離子的電泳圖譜。
圖7為采用紅外線輔助本體聚合法制備的用蓋片封裝的有機(jī)玻璃微流控芯片實(shí)物 照片。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例和附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明 實(shí)施例1
1、紅外線輔助本體聚合法制備用蓋膜封裝的有機(jī)玻璃微流控芯片
(A) 微流控芯片的設(shè)計(jì)
使用Adobe Illustrator 10. 0軟件設(shè)計(jì)芯片的微流通道和溶液連接孔，采用高分 辨率(3600 dpi)激光照排系統(tǒng)在聚酯透明薄膜有藥膜的一面上打印成掩膜，掩膜上的微 流通道寬度為40 pm，溶液連接孔為直徑2 mm的圓孔，其中微流通道(分離毛細(xì)管2 和進(jìn)樣毛細(xì)管7)和溶液孔1、 4、 5和6 (圖l)為黑色，剩余部分為透明。微流控芯片 的設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。分離微流通道2長(zhǎng)74 mm，進(jìn)樣微流通道5長(zhǎng)5 mm,其中毛細(xì)管4和5 交叉點(diǎn)到最近的三個(gè)溶液連接孔的距離均為5 mm。
(B) 硅陽(yáng)模的制作
在經(jīng)氧化處理的硅片(p型，厚500剛，直徑4英寸，晶向<100〉，表面二氧化硅 氧化層厚800 nm)通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂膜技術(shù)涂覆一層^性光刻膠(Shipley S1813光刻膠， Shipley, Marlborough, MA，美國(guó))，旋涂條件為3000 rpm，時(shí)間為60秒。然后在110 'C烘烤處理60秒以提高光刻膠的附著并除出殘留的溶劑，然后蓋上掩膜(含設(shè)計(jì)的微 流結(jié)構(gòu))，使用Karl Suss陽(yáng)/BA6光刻機(jī)(Karl Suss， Germany)進(jìn)行接觸式紫外線 曝光40秒后，浸入2(^Micr叩osit 351顯影劑(Shipley) 80秒，以洗去暴光部分的 光刻膠層，然后于150 'C烘箱中烘30分鐘使毛細(xì)管通道和溶液連接孔部分未曝光的光 刻膠硬化，將硅片浸于1 M氟化氫銨溶液中5分鐘除去未被光刻膠覆蓋的Si02層。接 著用60 。C的4(mK0H水溶液刻蝕裸露的硅片至深度為40微米(約2小時(shí))，除去光刻膠后即制成硅片陽(yáng)模9。
(C)紅外線輔助本體聚合法制備有機(jī)玻璃微流控芯片
將一定質(zhì)量的甲基丙烯酸甲酯與少量熱引發(fā)劑偶氮二異丁腈(單體質(zhì)量的0.2%), 在50 'C水浴加熱并搖動(dòng)使其溶解，然后于85 'C水浴中加熱15分鐘,每2分鐘搖動(dòng)混 合溶液一次，使單體溶該預(yù)聚成粘稠的甘油狀鑄模溶液。預(yù)聚后期聚合速度加快，當(dāng)出 現(xiàn)氣泡時(shí)應(yīng)立即停止加熱，并用冷水迅速冷卻。在預(yù)聚過(guò)程中要防止水進(jìn)入，同時(shí)避免 溫度過(guò)高,否則會(huì)引發(fā)暴聚,造成物料的浪費(fèi)。該鑄模溶液含熱引發(fā)劑，需在避光和低溫 條件下貯存，在4 'C的冰箱中可以保存至少6個(gè)月。
鑄模前，取2毫升鑄模溶液15沿微流控芯片陽(yáng)模9凸出的分離通道直接澆在陽(yáng)模 上并成條狀，將一片厚1毫米的有機(jī)玻璃片11直接蓋在鑄模溶液15上并壓緊，使預(yù)聚 溶液15充滿有機(jī)玻璃片11與陽(yáng)模9間的縫隙，要求微流通道結(jié)構(gòu)全部在有機(jī)玻璃片 11的下方，然后將工件水平放置于有紅外線燈泡8的金屬箱13中。由于紅外線燈泡8 不斷產(chǎn)生熱量，需要在箱13的側(cè)壁安裝風(fēng)扇12鼓入冷風(fēng)以調(diào)節(jié)箱內(nèi)溫度。風(fēng)扇12的 啟動(dòng)和關(guān)閉通過(guò)連有熱電偶10的溫度控制儀14根據(jù)設(shè)定的溫度(50 °C)進(jìn)行控制， 熱電偶探頭10置于箱13中，從而構(gòu)成可控溫的紅外線輔助本體聚合制備有機(jī)玻璃微流 控芯片系統(tǒng)。鑄模溶液在紅外線的促進(jìn)下發(fā)生本體聚合反應(yīng)，40分鐘后聚合完全得到 含微流通道的微流控芯片基片17。微流控芯片基片17與模具9鍵合的十分牢固，可先 將工件在40 。C水浴中超聲2分鐘完成脫模。因?yàn)槲⒘骺匦酒墙佑|電導(dǎo)檢測(cè)電極需盡 量接近芯片內(nèi)的通道，以提高檢測(cè)靈敏度，需使用厚度為150微米左右的蓋膜19來(lái)封 裝芯片。將鑄模溶液夾在兩間距離為150微米的平板玻璃(100 mm x 40 mm x 2 ) 間，可制得相應(yīng)厚度的蓋膜。將脫模后的微流控芯片基片17通道末端鉆孔(如圖l的 溶液連接孔1、 4、 5和6，孔徑2 mm)用于連接溶液。將鉆孔后的微流控芯片基片17 和蓋膜19依次用水和異丙醇沖洗，吹干后立即將基片17和蓋膜19合上，用長(zhǎng)尾票夾 將基片17和蓋膜19夾在兩片蓋玻片(100 X 25 X 1 mm)間，要求長(zhǎng)尾票夾的壓力 直接施加在微流控芯片分離通道兩側(cè)，然后將工件置于108 'C的鼓風(fēng)烘箱中保持10 min，取出自然冷卻到室溫，即完成基片17與f膜19的鍵合封裝，制得的粗片經(jīng)修邊 得有機(jī)玻璃微流控芯片成品。本發(fā)明制備的有機(jī)玻璃微流控芯片基片封裝后的端面掃描 電子顯微鏡圖片(放大倍數(shù)為125倍)見(jiàn)圖4，微流通道的底端寬度約為40微米，高 度約為37微米，頂端寬度約為100微米。由于本發(fā)明使用的硅陽(yáng)模用于澆鑄液態(tài)的鑄 模溶液，加工過(guò)程對(duì)硅陽(yáng)模的損傷很小，本發(fā)明采用同一片硅陽(yáng)模加工500片有機(jī)玻璃微流控芯片未觀察到模具的明顯損傷，模具使用壽命遠(yuǎn)高于熱壓法。
本發(fā)明制作的用蓋膜封裝的有機(jī)玻璃微流控芯片與0-3000V高壓直流電源和非接 觸電導(dǎo)檢測(cè)儀構(gòu)成微流控芯片電導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)，成功用于K+、 Na+和Li+三種陽(yáng)離子的電泳 分離，獲得的1 mM K+(a)、 Na+(b)和Li+ (c)的電泳圖譜(見(jiàn)圖5),測(cè)試條件為分離 和進(jìn)樣電壓為+1000 V，進(jìn)樣時(shí)間為2 s，緩沖溶液為20 mM硼酸-20 mM三羥甲基氨基 甲烷(pH8.0)，電導(dǎo)檢測(cè)波形為正弦波(頻率為250 kHz，峰-峰電壓幅度為5V),對(duì) 上述測(cè)定的陽(yáng)離子的線性范圍為0.01-5 mM，檢測(cè)下限范圍為2-6 pM。
本發(fā)明制作的有機(jī)玻璃微流控芯片還成功用于1: 150倍稀釋的健康人(A)和腎病病 人(B)血清中鈉離子的分離檢測(cè)，結(jié)果表明，鈉離子是人血清中存在的主要陽(yáng)離子，根 據(jù)與相近濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，可得血清樣品中鈉離子的濃度。其中測(cè)得健康人血清中 鈉離子的濃度為136.51 mM (相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD = 3. 1%,測(cè)定次數(shù)n = 3)，在正常參 考值范圍(135-145 mM)內(nèi)；而測(cè)得的腎病病人血清中鈉離子的濃度為50. 92 mM (RSD =3.7%, n = 3)，約為正常值的1/3，提示腎病病人腎功能受損，電解質(zhì)從尿液流失而 使病人體內(nèi)電解質(zhì)紊亂。
實(shí)施例2紅外線輔助本體聚合法制備用蓋片封裝的有機(jī)玻璃微流控芯片 由于非接觸電導(dǎo)檢測(cè)的特殊要求，在實(shí)施例1中使用150微米厚的有機(jī)玻璃蓋膜 19與具有微流結(jié)構(gòu)的微流控芯片基片17鍵合。但在更多情況下對(duì)芯片的強(qiáng)度有一定要 求，需要用蓋片代替上述蓋膜19來(lái)封裝芯片。其中紅外線輔助本體聚合法制備有機(jī)玻 璃微流控芯片基片17的方法同實(shí)施例1。將實(shí)施例1中的鑄模溶液1毫升澆在一厚2mm 的玻璃板(IOO國(guó)x 40 mm)上，要求鑄模溶液沿玻璃板的長(zhǎng)邊的方向從中軸線的一頭連 續(xù)澆到另一頭，將一片厚1 mm的有機(jī)玻璃板(90國(guó)x 16 mm)蓋在鑄模溶液上并壓緊， 使預(yù)聚溶液充滿有機(jī)玻璃片與玻璃板間的縫隙，然后將工件水平放置于上述可控溫的紅 外線輔助本體聚合系統(tǒng)，設(shè)定溫度為50 'C， 40分鐘內(nèi)可聚合完全。按實(shí)施例1中微流 控芯片基片脫模的方法脫模得蓋片，厚度一般在1.2毫米左右，按實(shí)施例1的方法完成 蓋片與微流控芯片基片17封裝，得用蓋片封裝的有機(jī)玻璃微流控芯片(見(jiàn)圖7實(shí)物照 片)。
權(quán)利要求
1、一種紅外線輔助本體聚合法制備有機(jī)玻璃微流控芯片的方法，其特征在于，采用紅外線輔助甲基丙烯酸甲酯本體聚合技術(shù)制備有機(jī)玻璃微流控芯片，包括下述步驟1)將熱引發(fā)劑溶解于甲基丙烯酸甲酯中，于水浴中加熱預(yù)聚成甘油狀鑄模溶液；2)采用光刻與化學(xué)濕法蝕刻相結(jié)合的技術(shù)制作含微流控芯片微結(jié)構(gòu)的硅片陽(yáng)模，將步驟1)的鑄模溶液澆在所述硅片陽(yáng)模上，然后將一片有機(jī)玻璃片直接蓋在鑄模溶液上并置于可控溫的紅外線輔助聚合系統(tǒng)中；3)鑄模溶液在紅外線的促進(jìn)下發(fā)生本體聚合反應(yīng)，得含微流通道的微流控芯片基片；4)獲得的微流控芯片基片經(jīng)鉆溶液連接孔后與有機(jī)玻璃蓋膜或蓋片通過(guò)熱壓封裝，修邊后得有機(jī)玻璃微流控芯片成品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述的有機(jī)玻璃板上通過(guò) 紅外線輔助甲基丙烯酸甲酯本體聚合技術(shù)制作含微流通道結(jié)構(gòu)層的有機(jī)玻璃微流控 芯片基片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的芯片制作技術(shù)中，包 括將甲基丙烯酸甲酯聚合分為單體熱引發(fā)預(yù)聚和芯片成形過(guò)程中的紅外線輔助本體 聚合兩步驟；其中的單體的預(yù)聚使鑄模溶液有粘度，便于澆鑄；和，縮短芯片成形 過(guò)程中鑄模溶液的紅外線輔助本體聚合的時(shí)間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的可控溫的紅外線輔助 聚合系統(tǒng)由紅外線燈泡8，帶排氣孔的金屬箱13、熱電偶10和溫度控制儀14構(gòu)成; 所述的紅外線燈泡和熱電偶探頭置于金屬箱中，箱的側(cè)壁安裝機(jī)箱風(fēng)扇12，連有熱 電偶的溫度控制儀根據(jù)設(shè)定的溫度控制風(fēng)扇的啟動(dòng)和關(guān)閉。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的熱引發(fā)劑為偶氮二異 丁腈。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的設(shè)定的溫度為50 'C。
全文摘要
本發(fā)明屬微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紅外線輔助本體聚合法制備有機(jī)玻璃微流控芯片的方法。本發(fā)明采用可控溫紅外線輔助本體聚合系統(tǒng)，將含少量熱引發(fā)劑的甲基丙烯酸甲酯于水浴中預(yù)聚，得到的鑄模溶液直接夾在有機(jī)玻璃板和微流控芯片陽(yáng)模間，在紅外線的輻照下所述鑄模溶液于0.5-1小時(shí)內(nèi)完全聚合，得含微流通道的微流控芯片基片。基片經(jīng)鉆溶液連接孔后與有機(jī)玻璃蓋膜或蓋片通過(guò)熱壓封裝，得有機(jī)玻璃微流控芯片成品。本發(fā)明的制備方法，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)化、簡(jiǎn)便和成本低廉的特點(diǎn)，能用于有機(jī)玻璃微流控芯片的批量低成本加工。
文檔編號(hào)B81C99/00GK101434377SQ200810203769
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者婷 劉, 張魯雁, 剛 陳, 魏邦國(guó) 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)