[发明专利]一种微流体离子源芯片及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种微流体离子源芯片及其制备方法。

【背景技术】

微流体芯片特别是具备高密度、大规模、高通量、多功能等特点的集成微流体芯片，已经在化学和生物学等领域发挥着重要的作用。与宏观尺度的实验装置相比，这一技术显著降低了样品的消耗量，提高了反应效率。同时也降低了实验产生废物对环境的污染；集成微流体芯片操作的并行优势可以实现实验的高通量、自动化控制；并且可以通过微阀微泵等微细结构进行精确控制。这使得微流体芯片在分析领域中具有不可替代的优势。

质谱分析是测量离子质荷比的一种分析方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同质荷比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器，利用电场和磁场使离子发生偏转，将它们分别聚焦得到质谱图，从而确定其质量。质谱仪正是应用这种原理对未知物质进行分析的仪器。电喷雾质谱(Electrospray Ion-Mass Spectrometer，ESI-MS)联用比较早就应用于物质分析领域，然而在质谱仪具有高灵敏度这一优点的同时，其对离子源的要求往往也很高。传统的喷雾针离子源需要对样品在其他平台上进行前处理，存在样品消耗量大、分离效率与传输效率不高等问题。联用质谱的微流体电喷雾离子源应运而生，微流体芯片可以集成样品的前处理、预分离、电喷雾等功能，大大提高了检测的灵敏度，降低样品的消耗量。

研究中报道的具有较好电喷雾效果的微流体芯片多采用石英、玻璃材料。另一种常用材料是高聚物聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)，采用它要得到好的电喷雾效果则比较困难。但是它相对前两种材料成本低很多，制作工艺简单，制作时间短，可批量制作，所以对这种材料进行工艺上的创新研究具有很大的意义和价值。一种好的微流体芯片的结构、材料和制备方法，都能在成本和结构稳定性上给分析系统带来很大的帮助。

由于目前与质谱联用的基于PDMS的微流体芯片需要在微米级别的流道两边进行切割形成喷雾尖端，这给微流体芯片的加工制作带来了巨大的切割困难。目前用于质谱联用的微流体芯片离子源只有液路流道的设计，缺少气路辅助雾化的功能；而且，与质谱联用的微流体芯片离子源都需要施加高电压实现样品离子化，同时还需要液体驱动装置实现液体样品的进样，这些缺点致使质谱联用微流体芯片的小型化发展严重受限。

【发明内容】

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种能够实现超音速自动进样的微流体离子源芯片。

一种微流体离子源芯片，包括离散相层、第一连续相层和喷雾口，所述离散相层包括离散相储存池和离散相流道，所述第一连续相层包括第一连续相储存池和第一连续相流道，所述第一连续相流道始于所述第一连续相储存池并于设定位置分成两条第一连续相流道支路，所述两条第一连续相流道支路汇合于所述喷雾口，所述离散相流道连通所述离散相储存池和喷雾口，所述离散相流道位于两条第一连续相流道支路之间。

优选地，还包括第二连续相层，所述离散相层在所述第一连续相层和第二连续相层之间，所述第二连续相层包括第二连续相储存池和第二连续相流道，所述第二连续相流道始于所述第二连续相储存池并于设定位置分成两条第二连续相流道支路，所述两条第二连续相流道支路汇合于所述喷雾口。

优选地，所述离散相流道的出口位于所述喷雾口的中间。

优选地，所述第一连续相流道和第二连续相流道用于通过连续相流体以使所述离散相流道的出口产生负压。

优选地，还包括凸台层，所述第一连续相层位于所述凸台层与离散相层之间。

优选地，所述离散相层包括多条离散相流道，所述第一连续相层包括多条第一连续相流道。

本发明还提出了一种微流体离子源芯片制备方法，包括如下步骤：

S1、在第一基片上形成第一光刻胶层，将离散相层掩膜板放在所述第一光刻胶层上，朝所述离散相层掩膜板曝光；其中，所述离散相层掩膜板具有与离散相层的离散相储存池、离散相流道、离散相层标记、以及喷雾口的位于离散相层高度的部分对应的透光图案；

S2、将所述离散相层掩膜板移除，在所述第一光刻胶层上形成第二光刻胶层，将连续相层掩膜板放在所述第二光刻胶层上，将连续相层掩膜板的连续相层标记与所述离散相层标记对齐，朝所述连续相层掩膜板曝光，将所述连续相层掩膜板移除；其中，所述连续相层掩膜板具有与连续相层的连续相储存池、连续相流道、连续相层标记以及喷雾口的位于连续相层高度部分对应的透光图案；