[发明专利]一种微流控芯片核心单元的制备方法

说明书

本发明公开了一种微流控芯片核心单元的制备方法，采用卷对卷设备来实施，该卷对卷设备主要包括工作腔室、放卷辊、收卷辊、定型模块、涂胶系统和图案生成辊装置；图案生成辊装置主要包括辊体和低真空泵；该制备方法主要包括：（1）涂胶系统将涂覆料均匀涂覆在柔性基膜表面，形成均匀的湿膜层；（2）设置在涂胶系统下游的图案生成辊装置通过负压吸收过程对绕经辊体的柔性基膜上尚未成型的湿膜层进行部分去除，在湿膜层中产生设定的微流控通道图案；（3）通过定型模块对湿膜层进行固化定型，在柔性基膜上形成具有微流控通道图案的微流控单元层。

技术领域

本发明属于微流控芯片制备技术领域，特别涉及一种微流控芯片核心单元的制备方法。

背景技术

微流控芯片技术是一种利用微米或亚微米通道控制微量液样或检测剂进行生化分析或医学诊断的技术。微流控芯片技术最初起源于20世纪70年代末，作为微型分析系统中的核心部件，微流控芯片通过微流通道控制试剂的输送，完成样品的制备、反应、检测等操作，在环境监测、医学诊断、生化分析等领域具有极大的应用潜力，已经发展成为世界上个最具代表性的微集成化技术之一。

微流控芯片核心单元中微尺度沟槽图案的制备是微流控芯片的制备难点。目前，微流控芯片的加工主要有蜡印法、刻蚀法、喷墨法等，但这些制备方法都需要先制备母版，生产成本高，生产效率较低，导致生产成本居高不下。刻蚀法还需要采用光刻胶和精密掩模来实施，而光刻胶在柔性基底上不易均匀分布，会影响图案化效果，另外，精密掩模的成本较高，不利于图案灵活多变的图案化柔性薄膜产品的生产，更重要的是，刻蚀技术难以在同一膜层中刻画出不同深度的图案。

近年来有研究者利用热压印技术对微流控单元层进行图案化来实现微尺度沟槽图案的加工。但热压印实施图案化时则涉及到将图案沟槽中的薄膜物质向下或向四周挤压推动，会造成薄膜膜层各部位的密度差异，同时在对薄膜物质进行挤压的同时还会进行加热定型，会造成挤压处的膜层材料产生较大应力，容易产生微小的结构缺陷，给芯片使用带来影响。

发明内容

本发明提供一种微流控芯片核心单元的制备方法，采用卷对卷设备来实施，该卷对卷设备主要包括工作腔室、放卷辊、收卷辊、定型模块、涂胶系统和图案生成辊装置；图案生成辊装置主要包括辊体和低真空泵；该制备方法主要包括：

（1）涂胶系统将涂覆料均匀涂覆在柔性基膜表面，形成均匀的湿膜层；

（2）设置在涂胶系统下游的图案生成辊装置通过负压吸收过程对绕经辊体的柔性基膜上尚未成型的湿膜层进行部分去除，在湿膜层中产生设定的微流控通道图案；

（3）通过定型模块对湿膜层进行固化定型，在柔性基膜上形成具有微流控通道图案的微流控单元层。

在启动涂胶系统之前，要先通过真空系统对工作腔室进行抽真空，当工作腔室内的真空度达到设定值时，通过充气系统充入工作气体，控制工作腔室内的气体压力在0.01MPa~0.1MPa范围内。

柔性基膜为选自PET、PMMA、PP、PVC中的一种；涂覆料为PDMS材料。

图案生成辊装置的辊体为双层机构，包括内辊和外辊；外辊辊面为网状结构，上面布置有网孔阵列；内辊的辊壁上布置有吸收孔阵列；吸收孔阵列中的吸收孔与网孔阵列中的网孔之间通过吸收管道相连，吸收孔和网孔之间一一对应；内辊内部为空腔结构，内辊的端部与低真空泵相连，低真空泵将内辊内部抽成相对于工作腔室内气压的负压。

内辊的辊壁内侧设置有遮掩筒插槽；遮掩筒插槽内可插入遮掩筒，遮掩筒的展开形状与要在柔性基膜上形成的微流控单元层具有的微流控通道图案相对应；遮掩筒从内辊辊壁内侧对辊壁上的吸收孔阵列中某些吸收孔进行遮挡密封；图案生成辊装置工作时，内辊的负压会从那些未被遮挡的吸收孔经由与之相连的吸收管道和网孔对覆盖在这些网孔上的湿膜层产生负压吸收，从而对绕经辊体的柔性基膜上的这部分湿膜层进行去除。