[发明专利]一种基于3D打印的微流控电学检测芯片加工方法

说明书

本发明涉及一种微流控电学检测芯片的加工方法，包括以下步骤：绘制三维模型，利用三维绘图软件绘制微流控电学检测芯片的三维模型，并转化为STL文件；生成打印路径，根据STL文件，对三维模型切片处理后生成打印路径；打印芯片模型，在基底上打印用于制作微流道结构的牺牲阳模，在牺牲阳模两侧打印与其高度相同的电极结构，且在牺牲阳模和电极结构的上方打印用于覆盖牺牲阳模和电极结构的密封结构；打印模具固化成型，得到一体化的微流控电学检测芯片。本发明能够实现具有微流道结构与检测电极结构微流控电学检测芯片的一体化制造，有利于促进微流控电学检测技术在临床即时诊断等领域的推广应用。

技术领域

本发明涉及微流控芯片加工领域，尤其涉及一种基于3D打印的微流控电学检测芯片加工方法。

背景技术

微流控技术(Microfluidics)又名芯片实验室(Lab on a chip)兴起于20世纪90年代初，依托于先进的加工手段，将生物样品检测所需的采样、预处理、分离与表征等实验过程集成在具有微米级通道网络的芯片上，具有样品消耗低、操控精度高、检测灵敏和分析时间短等优点。由于具有几平方厘米的尺寸，微流控芯片可方便地与微电子、微机械和微传感器等进行结合，从而实现生物样品检测的微型化、集成化和自动化，为精确、快速、智能地进行癌症等重大疾病的早期诊断与人体生命体征的安全监测提供了新的思路和方法。随着微流控技术的发展，微流控芯片在溶液的混合、微液滴的制备、细胞的聚焦和分选、单细胞的捕获与检测等方面取得了广泛的应用，然而微流控芯片的功能与结构实现依赖于各种先进的微流控芯片加工工艺。

微流控芯片的加工方法起源于微机电系统(Micro electro mechanicalsystem)，利用半导体加工工艺的光刻和刻蚀技术实现微尺度图形的转移。起初，微流控芯片加工采用的主要材料是玻璃，但是玻璃的各向同性特征造成高深宽比流道的加工难以实现，并且玻璃材料的流道较难实现密封。随着近年来出现的一些新型的聚合物微加工方法，如纳米线辅助制造微纳米通道、裂纹光刻和C-MEMS等，为复杂结构微流道的制造提供了更加有效的方法。目前主流的微流控芯片加工多采用软光刻技术进行，然而，软光刻技术包含了一系列复杂的工艺流程，如紫外光刻、PDMS复制浇注以及与玻璃的不可逆键合密封等，这些步骤对实验室工作环境和操作人员经验等都提出了较高的要求。近年来，能够任意形状成型的3D打印技术迅速崛起，为微流控芯片的加工提供了一种新颖、高效的方法。

申请号为201410306300.2的专利公开了一种微流控芯片装置及其制备方法，通过3D打印得到三维的微流道模具，然后通过浇注、脱模得到具有微流道的结构层，而后将结构层与底板通过螺栓密封得到微流控芯片。

申请号为201610258731.5的专利公开了基于3D打印的微流控芯片夹具实验平台，其通过打印出微流控通道模板的细丝，然后将细丝固定到基底上，继续通过浇注PDMS胶体、固化、脱模等一系列操作步骤得到微流控芯片。尽管上述专利公开的方法有效避免了软光刻工艺中的光刻步骤，但仍涉及常规的PDMS浇注、固化、脱模、键合等繁琐步骤，并且现有专利提出的方法对具有电学检测功能(电极结构)微流控芯片的加工仍未提及。综上所述，现阶段仍缺少一种能够实现具有微流道结构和检测电极结构的微流控电学检测芯片一体化加工的有效方法。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于3D打印的微流控电学检测芯片加工方法，能够实现具有微流道结构和检测电极结构微流控电学检测芯片的一体化、便捷制造。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微流控电学检测芯片的加工方法，包括以下步骤：

步骤一，绘制三维模型，利用三维绘图软件绘制微流控电学检测芯片的三维模型，包括微流道结构、电极结构和密封结构，并转化为STL文件；

步骤二，生成打印路径，根据STL文件，对三维模型切片处理后生成打印路径；