[发明专利]一种基于背面发散式光刻技术的弧形截面血管网络微通道模板及制作方法

说明书

本发明公开了一种基于背面发散式光刻技术的弧形截面血管网络微通道模板的制作方法，该模板以光刻技术为基础，由SU‑8光刻胶、血管网络图形、光刻掩膜、漫散射性紫外线光源和透光玻璃基底组成，可以实现直径从5μm‑4mm内的弧形微通道的模板制作，从而构建近似人体血管网络的微通道模型。该方法突破了普通光刻技术只能制作高度一致微通道的限制，提供了制作真实血管等圆形截面模型的新途径，且原理简单，易于制作，对研究人体血流动力学特性和应用临床医疗实验等具有重要意义。

技术领域

本方法为一种新型的可用于制作具有弧形截面的血管网络微通道模板的背面发散式光刻技术方法及模板，属于微流控技术领域。

背景技术

随着精准医疗时代的到来，针对人体血液及血管的疾病研究与防治成为当今医疗的重要内容，其中探究人体血流动力学特性是了解血管类疾病的重要手段，因此建立尽可能与真实人体血管网络相像的模型成为实验研究是否具有医疗参考价值的关键。

目前许多技术都可以实现重构人体血液网络。如传统光刻技术，通过将SU-8光刻胶置于光刻掩膜下方，从掩膜正面投射紫外线使特定形状的SU-8光刻胶固化，从而制得微通道模板，但其仅可制作各处高度一致的通道结构，而人体自然血管由不同直径的圆形部分组成，因此传统光刻技术不能充分再现血管网络的几何形状；另外最近发展极为迅速的3D打印技术虽然能够再现血管网络的实际三维几何结构，但由于材料和打印技术所限，打印模具不具有足够的空间分辨率和足够低的表面粗糙度，对微米尺度的实验工况来说误差较大。

光刻技术是目前广泛应用的芯片加工制作技术，通过将传统的正面光刻技术稍加改进，即可达到制作接近真实人体血管网络几何形状的微通道模型的效果。

发明内容

本方法是以制作具有弧形截面血管网络微通道的模板为目的，以此模板可以进一步制作用于血流动力学实验的微通道芯片。介绍一种基于背面发散式光刻技术的血管网络微通道模板的制作方法，通过该方法制作的模板可以实现充分再现血管网络的几何形状，即具有弧形截面，并非传统制作工艺的矩形截面。且通过此模板制成的血管网络微通道芯片具有较低的表面粗糙度，具有较高的科研和临床应用价值。

本发明采用的技术方案为一种基于背面发散式光刻技术的弧形截面血管网络微通道模板，该模板包括SU-8光刻胶1、固化血管网络微通道2、血管网络图案3、光刻掩膜4、漫散射性紫外线光源5和透光玻璃基底6。

具体而言，SU-8光刻胶1、光刻掩膜4和透光玻璃基底6之间紧密接触放置组成模板的主体结构；血管网络图案3为光刻掩膜4上的镂空结构，且血管网络图案3的图形形状为目标真实血管二维形状；漫散射性紫外线光源5发射特定波长的紫外线，透过玻璃基底6，大部分紫外线被光刻掩膜4吸收，部分漫散射紫外线通过血管网络图案3使该形状的SU-8光刻胶在深度范围固化，固化的深度与透光宽度相关，原理如图2所示，若血管图案3的宽度较小，如图2左通道所示，漫散射紫外线光源5所发出的紫外线只能少量通过，固化少量SU-8胶，相反，若血管图案3的宽度较大，如图2右边通道所示，则可以通过较多的紫外线，从而固化更多更厚的SU-8胶，另外，由于紫外线光源为漫散射式，与一般的直射式(图3)只能固化高度一致的SU-8胶不同，漫散射式紫外线光通过血管图案后强度呈发散式逐渐减弱，从而会固化具有弧形截面的SU-8胶，即可根据血管模型的尺寸需要，固化不同弧形截面积大小的SU-8胶，以实现制作从普通血管到毛细血管网络等不同尺寸大小的模板，打破了目前血管实验的形状局限，扩大了未来血管实验的研究范围，并提高了实验的准确性。之后通过显影液清洗掉未固化SU-8光刻胶，留下的即为固化的血管网络微通道2。

所述SU-8光刻胶1、光刻掩膜4和透光玻璃基底6紧密相连，漫散射性紫外线光源5置于主体结构1下部，以固化光刻掩膜上部的SU-8光刻胶；

本方法总体实施过程如下：