[发明专利]一种阶梯结构的微流控芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种阶梯结构的微流控芯片，所述微流控芯片包括基片，所述基片的材料为玻璃，硅或石英，所述基片具有第一台阶，第二台阶，…，第i‑1台阶，第i台阶…以及第N台阶，N为大于等于3的正整数，i为大于1小于等于N的任意整数，所述第i台阶的垂直高度高于第i‑1台阶，且所述第1台阶至第N台阶在水平方向的投影不重合。通过本发明，制备得到微流控芯片具有三维的阶梯结构，从而增加了微流控芯片的作用面积，能应用于如微粒捕获等领域，同时制备方法简单，成本低廉，适于大规模生产。

技术领域

本发明属于微流控芯片领域，更具体地，涉及一种阶梯结构的微流控芯片及其制备方法。

背景技术

目前制备的微流控芯片主要采用光刻和化学刻蚀。主要使用的材料有石英、玻璃和高聚物等。现有技术中已有3d打印将高聚物或树脂制备成微流控芯片的技术，如专利文献CN201510279518，然而由于高聚物和树脂为弹性材料，做出的三维结构无法做到精确，限制了微流控芯片的应用领域。

而用玻璃或石英等硅基介质制作出来的微流芯片主要采用化学刻蚀的方法来制备，其制作出来的微流控芯片稳定性好，使用寿命长，分析精度高。但是传统的化学刻蚀的方法刻蚀出来的微流控芯片的沟道都很规则，无法刻蚀出具有特殊形状的微流沟道的微流芯片。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种阶梯结构的微流控芯片，其目的在于通过柔性遮光材料实现基片的分阶刻蚀，由此制备得到具有阶梯结构的微流控硬质芯片。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种阶梯结构的微流控芯片，所述微流控芯片包括基片，所述基片的材料为玻璃，硅或石英，所述基片具有第一台阶，第二台阶，…，第i-1台阶，第i台阶…以及第N台阶，N为大于等于3的正整数，i为大于1小于等于N的任意整数，所述第i台阶的垂直高度高于所述第i-1台阶，且所述第1台阶至第N台阶在水平方向的投影不重合。

优选地，所述第N台阶与所述第一台阶的垂直距离为1μm～200μm，所述第i-1台阶与所述第i台阶的垂直距离为1μm～20μm。

优选地，所述第一台阶至第N-1台阶在水平方向投影的外轮廓为形状相同且同心的圆形，矩形或者等边多边形，且在所述第一台阶至第N-1台阶中，所述第i台阶在水平方向投影的外轮廓的周长大于所述第i-1台阶在水平方向投影的外轮廓的周长，所述第i台阶在水平方向投影的内轮廓为所述第i-1台阶在水平方向投影的外轮廓，所述微流控芯片可用于细胞或微粒的捕获。

作为进一步优选地，所述微流控芯片还包括盖片，所述盖片覆盖与所述基片表面，并通过所述第N台阶与所述基片相结合。

作为更进一步优选地，所述盖片上设置有一个入口以及至少两个出口，所述入口与所述第一台阶的中心相通，所述出口均匀分布且与所述第N-1台阶相通，由于其出口超过一个，可增大细胞或微粒捕获的有效区域。

优选地，N≤10。

按照本发明的另一方面，提供了一种该微流控芯片的制备方法，包括如下步骤：

(1)将透明的硬质衬底覆盖于基片表面，并在所述硬质衬底的上方覆盖柔性遮光材料；

(2)从i＝2开始，依次去除第i-1台阶在水平方向的投影所对应部位的柔性遮光材料，并对所述基片进行刻蚀，直至第N-1台阶刻蚀完毕，所述基片表面未经刻蚀的部位即为第N台阶，即得到所述微流控芯片。

优选地，所述柔性遮光材料为不透明胶布，不透明胶带或锡纸。

优选地，在所述步骤(2)中，所述刻蚀的深度为第i-1台阶至第i台阶的垂直距离。

优选地，在所述步骤(2)之后，还包括，将基片的第N台阶与盖片键合，得到覆盖有盖片的微流控芯片。