[发明专利]一种微流控芯片的接口结构及其制作方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及微流通道的封接技术领域，尤其涉及一种微流控芯片的接口结构及其制作方法和在微流控装置的封接中的应用。

背景技术

微流控技术是近年来发展起来的在微/纳尺度控制流体流动的技术。因其使用方便、价格低廉，已经广泛应用到生物分析、细胞和微生物培养以及药物合成筛选等领域，是下一代病原体检测、生物学研究以及药物合成、筛选平台构建的基础。

聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一种具有透光性好、高生物相容性等突出优点的聚合物，以PDMS为主要材料的微流控芯片已经被广泛应用于病原体检测、细胞和微生物培养以及药物合成筛选等领域。此外，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、热塑性弹性体（TPE）、聚氨酯丙烯酸甲酯（PUMA）或紫外固化胶（如Norland紫外固化胶）也常作为微流控芯片的材料。

然而，在微流控芯片上进行实验时面临许多问题，包括细菌污染、管道堵塞、产生气泡以及管道封接处封接不牢等。微流控芯片与流体引入/引出管道封接处封接不牢的问题极大地限制了微流控芯片的应用。封接不牢的问题通常在需要在微流管道中引入较大压力时出现，该问题极大地限制了流体在微流控管道中流动的速度或能形成的压力，影响微流控芯片在分析和合成时的通量以及分离效果。因此，封接问题已经成为长期阻碍微流控芯片进一步发展应用的障碍。

目前，国内外已经有人关注这个问题，并且提出了一些解决方法，例如O型环封接法、直接插管法和用环氧胶封接法等，但这些方法依然存在制作方法复杂、封接不牢和耐受压力小等问题。

发明内容

针对微流控芯片与流体引入/引出管道封接处封接不牢的问题，本发明提供一种微流控芯片的接口结构及其制作方法和在微流控装置的封接中的应用，本发明的接口结构具有封接牢固、耐受压力强的特点。

在第一方面，本发明提供一种微流控芯片的接口结构，包括引流管、微流通道入/出口、第一密封层和第二密封层，所述引流管插入所述微流通道入/出口中形成过盈配合，所述第一密封层为密封胶，所述密封胶粘结所述引流管与所述微流通道入/出口，所述第二密封层的材料与所述微流控芯片的材料相同，所述第二密封层覆盖所述第一密封层并与所述微流控芯片和引流管粘贴。

作为本发明的优选实施方式，所述微流控芯片的材料为聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、热塑性弹性体（TPE）、聚氨酯丙烯酸甲酯（PUMA）或紫外固化胶，例如Norland紫外固化胶，优选为聚二甲基硅氧烷。

作为本发明的优选实施方式，所述密封胶为硅胶，例如Dow Coning公司的3145系列硅胶，或环氧胶，优选为硅胶。

作为本发明的优选实施方式，所述引流管的材料为聚乙烯（PE）、聚醚醚酮（PEEK）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）或TPX（日本三井化学株式会社），优选PE。

作为本发明的优选实施方式，所述微流通道是通过模具制作的微流控芯片的有通道面与塑料或玻璃片紧密贴合形成的，所述微流通道入/出口位于所述微流控芯片的与塑料或玻璃片贴合面的背面。

作为本发明的优选实施方式，所述微流通道入/出口和所述引流管的横截面均为圆形；所述微流通道入/出口的口径为0.5-1.5mm，所述引流管的外径为0.6-1.8mm，并且所述引流管的外径大于所述微流通道入/出口的口径。

优选地，所述微流通道入/出口的口径为0.81mm，所述引流管的外径为1mm。

优选地，所述微流通道的深度不低于10μm，以保证流体流动需要的足够空间。

优选地，所述微流控芯片的厚度不低于4mm，优选4-6mm，以保证微流控芯片足够的强度。

优选地，所述第二密封层的厚度为2-3mm，以保证足够的密封效果，厚度低于2mm虽然也能有较强的密封能力，但是其密封性会下降，厚度高于3mm时的密封效果并没有明显的提升，但是会造成材料的浪费。

在第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的接口结构的制作方法，包括：在引流管的端口处涂抹未固化的密封胶；然后将所述引流管插入微流控芯片上预先打出的微流通道入/出口形成过盈配合，并使所述密封胶粘结所述引流管与所述微流通道入/出口；最后用与所述微流控芯片相同且未固化的材料浇注在所述密封胶上，待其固化后形成覆盖所述密封胶并与所述微流控芯片和引流管粘贴的第二密封层。

作为本发明的优选实施方式，所述微流控芯片是以聚二甲基硅氧烷为材料并利用模具制作的。