[发明专利]一种全透明的微流控声学体波芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种全透明的微流控声学体波芯片及其制备方法。其产品由三块玻璃片和一块压电材料构成。三块玻璃片自上到下堆叠构成的驻波反应腔，上层玻璃片利用激光开有用于流体进出的孔口，并在表面孔口上面键合一块开有对应孔口的较厚的聚二甲基硅氧烷(PDMS)；中层玻璃片上由激光切割穿透玻璃制备了微米级别的沟道；下层玻璃片是完整的玻璃，用于封装腔室。压电材料采用铌酸锂单晶，其上下表面均镀上一层透明掺锡氧化铟(ITO)导电薄膜层并粘在谐振腔下表面，铌酸锂晶片两面经过银浆固化引出两根导线。本发明所制备的芯片完全透明，可视性极高，可用于细胞/微粒等样本的聚集、分离和操控；本发明的制备工艺简单，成本低廉。

技术领域

本发明属于微全分析系统领域，特别涉及一种全透明的微流控声学体波芯片及其制备方法。

背景技术

由于微机电加工技术(MicroElectrical-Mechanical System,MEMS)的飞快发展，微流控技术的研究也开始得到大家广泛的关注。在这最近的三十年里，基于微加工的微流控芯片已经在物理、化学、生物等领域展示很好的应用前景。微流控芯片由于它具有小型化和易于集成的特点，使得样品的检测，控制和分析多种功能在一个硬币大小的芯片上面完成成为可能。声学微流控芯片由于它具有小型、灵敏度高、生物兼容性高、集成性高、无接触等优势受到了广泛关注，成为了现在研究的热点之一。

目前，在微流控系统中，一般通过湿法腐蚀的方法在硅片等硬质材料上刻蚀出微网络结构，用脉冲激光器在硅片上钻孔，再通过阳极键合的方式将玻璃键合到刻蚀由微结构的硅片上形成声波芯片。这种声波芯片密闭性较好，但它要用到价值数百万的阳极键合设备，提高了制备成本，限制了其应用范围。需要使用硅片和耐热玻璃等材料，耗材价格高，另外它只有一个上面是透明的，不利于观察和光学分析鉴定等。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明旨在提供一种制备工艺简单、成本低廉且安全便捷的全透明微流控声学体波芯片及其制备方法。

本发明制备的芯片所使用的材料均为透明材料，主要选材为玻璃封装作为声波谐振腔，铌酸锂单晶压电材料作为声波产生器，由于本发明所使用的材料均为透明材料，组装完成后仍以全透明的状态进行使用，可视性得到极大的提高。在整体上与传统的硅基-玻璃的大不相同，本发明的选材全是透明部件，利于光学分析，比如细胞上的相反相位成像，光学拉曼分析等，扩展了微流控芯片的应用范围；此外，本发明的选材是普通玻璃，与传统的硅基-玻璃芯片中的需要的特殊玻璃种类，取材更加方便和节约成本；再者，本发明工艺上，可用激光大规模加工所需芯片，便于大规模芯片的器件集成化。在使用效果上，本芯片与现有的采用阳极键合制备的芯片相比基本相当。

本发明的提供技术方案如下：

一种全透明的微流控声学体波芯片，由玻璃片堆叠构成的声学谐振腔和压电材料构成，并且：

1)所述声学谐振腔由三块玻璃片堆叠形成；

2)所述声学谐振腔上层玻璃片开有孔位用于液体进出；

3)所述声学谐振腔中层玻璃片设置有微米级别的沟道；

4)所述声学谐振腔下层玻璃片结构完整用于谐振腔封装；

5)所述的压电材料双面均镀有透明导电薄膜并粘贴于声学谐振腔的底部，并在两面引出两根铜线作为信号输入导线；所述压电材料为36°Y切LiNbO₃单晶并通过环氧树脂粘合在声学谐振腔底部；所述压电材料厚度为1毫米；所述透明导电薄膜为ITO透明导电薄膜。

进一步的，所述1)中三块玻璃片的厚度为300-500微米。

进一步的，所述的三层玻璃片之间通过紫外光固化树脂层经紫外光固化进行粘贴。

进一步的，所述2)中孔位分为进样口和出样口。