[发明专利]基于导电弹性体材料的血液凝固检测微流控芯片

权利要求书

1.基于导电弹性体材料的血液凝固检测微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片由自上而下的三层结构组成，包括顶层（1）、中间层（2）以及底层（3）；顶层（1）为流道（13）的结构，中间层（2）具有流道、主体电极（6）和可形变结构（9）；

所述的顶层（1）的下部内凹形成流道（13）的上半部分；所述顶层（1）在沿流道（13）方向的两端设有两个作为流道出入口的孔洞（5）；

所述中间层（2）包含贯穿中间层（2）且与顶层（1）的流道（13）上半部分上下对准的流道（13）下半部分，位于流道（13）下半部分中游两侧的一对块状长方体且平行放置的主体电极（6），围绕下半部分流道（13）上游和下游的块状侧壁（7），位于流道（13）下半部分两端且与顶层孔洞（5）对准的出入口（8）；主体电极（6）与块状侧壁（7）共面无接触，中间形成用于绝缘的狭缝结构-绝缘沟道（11）；可形变结构（9）的两端分别固定于主体电极（6）上部从而悬空于流道（13）中；中间层（2）的电极结构采用导电弹性材料。

2.根据权利要求1所述的基于导电弹性体材料的血液凝固检测微流控芯片，其特征在于，当血液通入微流控芯片时，由导电弹性材料制成的电极结构因受应力发生形变，微流控芯片的电阻抗发生改变，微流控芯片通过主体电极（6）连入测量电路，由此测得血液凝固过程中微流控芯片电阻抗的改变。

3.根据权利要求1所述的基于导电弹性体材料的血液凝固检测微流控芯片，其特征在于，所述可形变结构（9）横跨流道（13）且与流道（13）同宽，高度小于主体电极（6）；可形变结构（9）的两端分别固定于主体电极（6）顶部，可形变结构（9）的顶部与主体电极（6）顶部平齐；当位于顶层（1）的流道（13）的上半部分和位于中间层（2）的流道（13）的下半部分对准后，可形变结构（9）位于流道（13）深度的中部，不接触位于顶层（1）的流道顶和位于底层（3）上表面的流道底，可形变结构（9）与上下方分别形成了允许样品流过的上方通路（4）和下方通路（10）。

4.根据权利要求1所述的基于导电弹性体材料的血液凝固检测微流控芯片，其特征在于，所述基于柔性导电材料的血液凝固检测微流控芯片的顶层（1）和底层（3）为绝缘透明材料，其中顶层（1）材料为聚二甲基硅氧烷PDMS，高度为2-3mm；底层（3）为玻璃。

5.根据权利要求1所述的基于导电弹性体材料的血液凝固检测微流控芯片，其特征在于，所述的导电弹性材料，包括具有弹性的聚合物与金属或导电非金属微纳颗粒的混合物；聚合物包括硅胶、聚二甲基硅氧烷；金属微纳颗粒包括纳米银粉、微米银粉、纳米铜粉、微米铜粉、纳米碳粉。

6.根据权利要求1所述的基于导电弹性体材料的血液凝固检测微流控芯片，其特征在于，所述基于导电弹性体材料的血液凝固检测微流控芯片的可形变结构（9）悬空于流道中央且与流道同宽，其形状包括长方体、薄膜、圆柱。

7.根据权利要求1所述的基于导电弹性体材料的血液凝固检测微流控芯片，其特征在于，所述基于导电弹性体材料的血液凝固检测微流控芯片，主体电极（6）与块状侧壁（7）之间的绝缘沟道（11）宽度为50-100μm。

8.根据权利要求1所述的基于导电弹性体材料的血液凝固检测微流控芯片，其特征在于，绝缘沟道（11）中填充有绝缘材料（12）。

9.根据权利要求1所述的基于导电弹性体材料的血液凝固检测微流控芯片，其特征在于，当采用Ag-PDMS制作中间层（2）时，完整加工流程包括模具加工、模具制作、模具填充、对准键和、基底键合以及芯片封装，具体步骤如下：

步骤1、模具加工：根据基于柔性导电材料的血液凝固检测微流控芯片结构设计的图案加工掩模板；

步骤2、模具制作：利用光刻机和步骤1制成的掩模版分别加工单层SU-8结构和双层SU-8结构，得到顶层PDMS结构和中间层结构所需的模具；模具加工完成后可重复使用；

步骤3、顶层模具填充：将银粉与PDMS按一定比例混合研磨，在制作好的双层结构模具表面覆盖混合好的Ag-PDMS，并将模具翻转向下按在A4纸上沿垂直于电极方向滑动，去除模具表面多于的Ag-PDMS混合物，使得Ag-PDMS 填充物与模具上表面平齐，加热固化Ag-PDMS；

步骤4、中间层模具填充：在制作好的单层结构模具上填充透明绝缘材料PDMS，加热固化后揭下；

步骤5、对准键合：将步骤4中PDMS与步骤3中填充了Ag-PDMS的模具一起进行等离子体键合，在三分钟内利用光学对准平台将两部分对准键合，键合后PDMS与Ag-PDMS自然合成一体，加热后将这一结构整体从模具上揭下，并在流道-电极功能层打孔，形成流道出入口；

步骤6、基底键合：将步骤5中对准键和后的芯片主体与清洗干净后的玻璃通过等离子体键合或旋涂PDMS方法粘合在一起，粘合后使用绝缘材料采用PDMS填充主体电极与块状侧壁之间的绝缘沟道；

步骤7、芯片封装：将步骤6中与玻璃键合后的芯片从侧面进行切割至露出主体电极，电极通过银胶与铜导线相连，将芯片固定在定制PCB板上，通过铜导线，将器件和PCB焊盘焊接在一起。