[发明专利]激光扫略制备电热自循环微流控系统的方法及微流控系统

说明书

本发明公开了一种激光扫略制备电热自循环微流控系统的方法及微流控系统，首先利用飞秒激光或纳秒激光对ITO玻璃基体进行切割，实现图案化，得到表面含有叉指状非对称结构的电热流泵电极的电极基底层，其次制备流道层和盖板层，所述流道层中分布有由流道串联的换液入口区、缓冲区以及生理模型区，最后将电极基底层、流道层和盖板层键合在一起，构成微流控系统，其中所述电热流泵电极位于所述换液入口区和缓冲区之间。本发明首次将激光刻蚀用于电热自循环微流控系统的制备，其电极制作过程简单方便，精度高，能够显著提高相同面积上电热流泵电极的排布数量，提高泵送效率。

技术领域

本申请属于微流控系统技术领域，尤其涉及一种激光扫略制备电热自循环微流控系统的方法及微流控系统。

背景技术

微流控系统的驱动方式种类繁多，大体上可以分为机械式驱动，其中包含气动驱动、压电驱动、离心驱动等；另一种类型是非机械驱动方式，主要包含电渗驱动、热气驱动、重力驱动、电热流驱动等。目前市面上比较多见的是气动驱动方式，这种方式主要是通过气路调控达到对液体层的控制，但它需要外接庞大的外接气瓶持续的对芯片提供动力源，难以实现微小空间上的高度集成。而压电驱动方式虽然可以实现微小空间上的高度集成，但这种方式所提供的动力输出却是脉动式的，不利于流体泵送的连续稳定，可能会对细胞形成机械损伤。

相对而言第二种类型的非机械驱动方式更加适合微流控芯片集成化的应用。电渗驱动及电热流驱动是微泵比较前言的一个领域，它可以连续泵送液体，不会产生强烈的脉冲波动，而且不需要特别庞大的外接设备，输入低压高频信号就可以实现动力源的输入。但是传统的电极制作需要在电极表面通过蒸镀沉积金属铂或者金，无形地增加了制造成本，而且制作工艺相对复杂，不容易实现。中国专利CNCN105176817A(公开日2015年12月23日)公开了一种基于交流电热的自循环细胞生物反应器及其制备方法，通过对ITO玻璃进行湿法刻蚀的方式制作了叉指状的非对称电极，大大降低了电热流泵电极的制作成本。但是这种方式需要比较复杂的光刻工艺来实现，需要不断将芯片取出进行观察以免过度刻蚀，操作也相对复杂，且其精度很难控制，制得的电热流泵电极尺寸太大，相同面积内存在的电极对太少，电热流泵的整体效率不高，不太适合普通结构的电热自循环微流控系统。

本专利的重点在于开发一种更简单易行的电热流泵电极的替代工艺，然后将制得的电热流泵电极与微流道键合在一起，制成精度更高、性能更稳定、泵送效率更高的电热自循环微流控系统。

发明内容

本发明旨在开发一种简单易行的电热自循环微流控系统的制备方法，通过飞秒激光或纳秒激光在ITO玻璃上进行激光刻蚀，控制激光刻蚀的工艺条件，从而得到高精度的电热流泵电极，再与微流道组装成微流控系统。本发明同时还要提供一种采用上述方法制得的微流控系统。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种激光扫略制备电热自循环微流控系统的方法，包括如下步骤：步骤一，利用飞秒激光或纳秒激光对ITO玻璃进行激光刻蚀，按照设计好的路径除去ITO表面的导电层，从而得到表面带电热流泵电极的电极基底层，所述电热流泵电极为叉指状非对称结构；步骤二，利用PDMS或PMMA材料制作流道层和盖板层，其中所述流道层为环形，在环形流道上至少分布有三个膨大区，分别作为换液入口区、缓冲区以及生理模型区；步骤三，将步骤一制得的电极基底层和步骤二制得的流道层和盖板层键合在一起，使得电热流泵电极暴露在换液入口区和缓冲区之间的流道中，在换液入口区和生理模型区上打上孔，并用盖片盖住，从而制得电热自循环微流控系统。

作为本发明改进的技术方案，所述激光刻蚀循环扫略的次数为1～10次，电流强度为2～6A，扫描速度设置为100～300μm/s。

进一步地，所述激光刻蚀的精度为0.1～10μm。

作为本发明改进的技术方案，所述激光刻蚀在保护气体流动下进行。