[发明专利]一种曲面顺形微流体器件制备方法

说明书

本发明属于微纳制造领域，具体公开了一种曲面顺形微流体器件制备方法，包括以下步骤：(1)制备含微流通道的软质层；(2)制备含硬质层的目标基底，该硬质层上还设置有PDMS缓冲层；(3)将软质层与目标基底两者进行改性处理然后将两者接触并加热键合，获得平面式微流体器件；(4)加热该平面式微流体器件，然后通过热塑成型工艺处理，冷却后即得到三维曲面微流体器件。本发明通过关键的三维曲面顺形工艺，及相应平面式微流体器件的结构及制备工艺的各个步骤及参数设置进行改进，与现有技术相比能够有效解决三维曲面式微流体器件制备困难，平面式微流体器件无法顺应形状、应用受限的问题。

技术领域

本发明属于微纳制造领域，更具体地，涉及一种曲面顺形微流体器件制备方法。

背景技术

近年来穿戴式微流体技术正处于飞速研究发展阶段，目前的穿戴式微流体器件都是平面工艺加工出来，具有一定的柔性，贴于手指、手腕、肩膀、脚底等部位实现相应区域力学(拉、压、弯曲)、化学(汗液、血糖)的传感以及给药(胰岛素)等等。然而目前关于眼部角膜、心脏、肾脏等特殊、脆弱、敏感的三维曲面区域，平面式微流体器件都无法应用，这些区域需要顺应其轮廓才适于器官穿戴。为此需要研究顺形微流体器件的制造工艺。

现有微通道隐形眼镜采用全PDMS材料进行热塑成型为曲面，但是由于PDMS不是热塑材料，导致成型的隐形眼镜变老发黄，且半天后重新恢复为平面，不适穿戴，不是长时间保存利用(Yan J.An unpowered,wireless contact lens pressure sensor for point-of-care glaucoma diagnosis[J].Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc,2011,2011(4):2522-2525.)。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种曲面顺形微流体器件制备方法，其中通过对关键的三维曲面顺形工艺，及相应平面式微流体器件的结构及制备工艺的各个步骤及参数设置(如器件的整体结构、各个层的材质及厚度参数等)进行改进，与现有技术相比能够有效解决三维曲面式微流体器件制备困难，平面式微流体器件无法顺应形状、应用受限的问题，该曲面顺形微流体器件制备工艺可应用于眼部角膜、心脏、肾脏等特殊、脆弱、敏感的三维曲面区域微流体器件的制备。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种曲面顺形微流体器件制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备含微流通道的软质层，该软质层是采用室温下杨氏模量为0.1-10MPa的热固性材料；

(2)制备含硬质层的目标基底：

将硬质层表面进行电晕或氧离子体改性，然后对该改性后的硬质层进行硅烷偶联处理，接着对硅烷偶联处理后的硬质层再次进行表面电晕或氧离子体改性处理，然后在该硬质层表面旋涂PDMS缓冲层并使其固化，从而得到目标基底；

所述硬质层是采用室温下杨氏模量为0.1-10GPa的材料；

(3)将所述步骤(1)得到的所述软质层与所述步骤(2)得到的所述目标基底两者进行表面电晕或氧离子体改性处理，然后将两者接触并加热使所述PDMS缓冲层与所述软质层两者键合，获得平面式微流体器件；

(4)加热所述步骤(3)得到的所述平面式微流体器件，然后通过热塑成型工艺使该微流体器件的平面式结构顺形成三维曲面结构，冷却后即得到三维曲面微流体器件。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(4)中，加热所述平面式微流体器件，是将所述平面式微流体器件加热至使其中的硬质层软化状态；优选的，

当所述硬质层为PET层时，该加热是将所述平面式微流体器件在145～170℃加热20～40s；

当所述硬质层为PMMA层时，该加热是将所述平面式微流体器件在90～105℃加热20～40s。