[发明专利]带有栅压调制功能的超薄封装微流体系统及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有栅压调制功能的超薄封装微流体系统及其制备方法。

背景技术

芯片实验室(Lab-on-a-chip)技术在近年来得到了广泛的重视，发展迅速，该领域必将在未来几十年里将给世界经济带来巨大的产值，并将极大地促进基因生物学、药物学、精细化学等诸多领域的发展。随着实验要求的提高，对待测器件的制备成本、周期、工作强度等多方面要求也日益提高。封装技术在很大程度上决定了器件的工作能力和应对实验多样性的本领。超薄封装不仅可以增强对芯片中核心处微流体通道的观测，也能够实现在较高栅压调制下对微通道中离子输运性能的研究，因而具备很好的应用前景。

传统微流体系统封装的方法主要有阳极键合、热键合、通过SU-8光刻胶等粘附实现的键合(A.Prabhakar and S.Mukherji，″Microfabricated polymer chip with integrated U-bend waveguides for evanescent field absorption based detection″，Lab Chip，2010，10，748-754.)以及PDMS键合(X.Liu，Q.Wang，J.H.Qin and B.C.Lin，″A facile “liquid-molding”method to fabricate PDMS microdevices with 3-dimensional channel topography″，Lab Chip，2009，9，1200-1205.)等，其中以PDMS胶层及其附加粘附层从实现的键合方法应用最为广泛。此类方法均需购置原材料，如SU-8和PDMS，并在实验室环境下借助烘箱、热板等设备经过繁杂的工艺实现，且成本高、耗时久、难度大并且成功率因操作人员经验而有较大变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有栅压调制功能的超薄封装微流体系统及其制备方法。

本发明提供的微流体系统，由上至下依次为保护层、顶栅压电极层、膜封装层、微米通道层、测试电极层、绝缘层、底栅压电极层、基底和固定插管基座，且所述膜封装层、微米通道层和绝缘层形成微米通道腔，所述测试电极层位于所述微米通道腔的内底部，所述固定插管基座与注入管配伍，且所述注入管与所述微米通道腔相通。

上述系统中，构成所述保护层和基底的材料均为玻璃；

构成所述固定插管基座的材料为PDMS；

构成所述顶栅压电极层和底栅压电极层的材料均为Cr；

构成所述绝缘层的材料为SOG胶；

构成所述测试电极层的材料为Cr薄膜层和Au薄膜层，且所述Cr薄膜层位于所述Au薄膜层之下；

构成所述微米通道层的材料为SU-8负胶；

构成所述膜封装层的材料为聚酯薄膜。

所述固定插管基座的厚度为5mm；

所述顶栅压电极层和底栅压电极层的厚度均为40-60纳米，优选50纳米；

所述绝缘层的厚度为190-210nm，优选200nm；

所述测试电极层中，Cr薄膜层和Au薄膜层的厚度均为45-55纳米，优选均为50纳米；

所述微米通道层的厚度为23-27μm，优选25μm；

所述膜封装层的厚度为200μm；

所述注入管的直径可根据实际需要选自，如可为外径为1mm的中空注入管。

本发明提供的制备所述微流体系统的方法，包括如下步骤：

1)在基底上制备底栅压电极层；

2)在所述步骤1)制备得到的底栅压电极层上制备一层绝缘层，并在所述绝缘层之上制备一层测试电极层；

3)在所述步骤2)制备得到的测试电极层上制备一层微米通道层，并在微米通道层的两端打孔，并制备固定插管基座；

4)在膜封装层上制备顶栅压电极层；

5)在所述步骤3)制备得到的微米通道层上用所述步骤4)所述膜封装层进行封装，并在其上用保护层覆盖固定；

6)在所述步骤3)所得固定插管基座上插管得到所述微米流体系统。

上述方法中，构成所述保护层、顶栅压电极层、膜封装层、微米通道层、测试电极层、绝缘层、底栅压电极层、基底和固定插管基座的材料均与前述相同；

所述保护层、顶栅压电极层、膜封装层、微米通道层、测试电极层、绝缘层、底栅压电极层、基底和固定插管基座的厚度均与前述相同。