[发明专利]微流控芯片的批量生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片的批量生产方法，特别涉及一种高聚物材料材 质微流控芯片的精密注塑的批量生产方法。

背景技术

食品安全检测、检验检疫、环境监测等领域的工作，迫切需要发展可在现 场操作、快速筛查检测手段。微流控芯片(Microfluidic chip)技术是上个世纪 90年代发展起来的分析科技前沿，它采用微加工技术，在数平方厘米大小的 基片上制作出微沟道网络结构和其它功能单元，将样品制备、进样、稀释、反 应、分离、检测等实验室功能的集成在微芯片上，即所谓的“微全分析系统 Miniaturized total analysis system，μTAS)”，也称“芯片实验室(Lab-on-chip)”， 具有便携化、集成化和自动化等优势，有潜力做到现场、原位、实时地实施检 测、监测，具有更广泛的适用性，提供一种更为简便、快速、准确的“绿色”分 析手段，因此，微流体芯片技术被誉为“影响人类未来的15件最重要的发明 之一”。

该技术自90年瑞士Chiba-Geigy公司的Manz等人首次提出以来的18年 间得到了飞速发展，然而，近5年以来该技术的发展处于徘徊阶段，突出的问 题为：成功的应用和产业化。迄今为止，国内外尚没有一款真正意义上的微流 体芯片分析检测的商业化产品。主要技术瓶颈为芯片的低成本、批量制造技术 难题，直接影响了该技术的应用及产业化发展。

微流控芯片的制作通常先制作基片和盖片，再由基片和盖片键合而成。目 前微流控芯片基片和盖片的制作，主要沿用微机电(Microelectronic Mechanical Systems，MEMS)技术制备的无机材料，如单晶硅、玻璃等。尽管此类芯片 加工精细度高，且精细结构的深/宽比可以做得很大，但由于：(一)无机材料 表面既不易与生物分子结合，也不易进行功能化修饰；(二)当基片和盖片键 合时，难免导致芯片产品的微结构变形；(三)复杂的制作工艺难以形成大批 量生产，导致芯片成本高，限制了应用及产业化发展。由于高聚物具有价格低 廉、加工方法多样等优势，越来越成为微芯片材料的首选。目前使用较多的高 聚物材料包括聚苯乙烯(PS)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、低密度聚乙烯、聚丙稀(PC)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等。 其中，聚苯乙烯对蛋白吸附性能好、光透性好、且成本低廉，是ELISA酶标 板的通用选材。收缩率小，从而尺寸变化差异小。

然而，用高聚物材料制作微流控芯片并非易事，主要因为高聚物材料较硬、 玻璃化温度低(74-105℃之间)、熔融状态流动性较大，一方面，用传统的MEMS 技术键合时芯片微通道结构更易遭损坏；另一方面，基片和盖片制作过程中难 以保证平整度和光洁度而直接影响芯片的键合。因此，目前文献报道的芯片大 多为手工制作，工艺水平低下，难以实现大批量制造，无法满足日常大量测试 工作的需要。

发明内容

本发明的目的在于解决目前微流控芯片的不能批量制作的难题，而提供一 种简便、快速的微流控芯片的批量生产方法。

为了实现本申请的发明目的，本发明的微流控芯片的批量生产方法，其 中：所述的方法包括：

(a)选用表面抛光度为0.02-0.06微米的硬质合金材料的模芯，该模芯包 括：左动模芯部分、左静模芯部分、右动模芯部分和右静模芯部分，

(b)将上述左动模芯部分和右动模芯部分分别放入动模中，将上述左静模 芯部分和右静模芯部分分别放入静模中，合动模和静模，并且将上述左动模芯 部分、左静模芯部分、右动模芯部分、右静模芯部分、动模和静模的温度保持 在85-115℃之间，

(c)将高聚物材料按厚度1-5厘米均匀铺展开，在70-75℃下干燥6-8 小时，以减少高聚物材料中的水份；

(d)在环境温度为20-25℃下的万级至十万级洁净室内，将步骤(c)中 的高聚物材料在熔融状态下通过锁模力不小于400KN的精密电动注塑机分别 注入到左动模芯部分和左静模芯部分之间，及右动模芯部分和右静模芯部分之 间；注塑机包括：垂直进料筒、水平料筒和出料口，水平料筒中装有螺杆，出 料口对准动模和静模之间的注射口，垂直进料筒的温度保持在30-80℃，水 平料筒的温度保持在205-215℃，出料口的温度保持在195-205℃，