[发明专利]一种便携式抽真空PDMS气泡的装置和方法

说明书

本发明公开了一种便携式抽真空PDMS气泡的装置和方法，采用便携式真空杯，通过将PDMS搅拌均匀后倒入装有微通道模板的浇筑容器内，并将其放置进真空杯，然后盖好双层通气盖，通过真空杯下部的活塞向外抽气，使得真空杯内部产生较大负压环境，此时PDMS中的空气气泡由于密度的影响逐渐上浮至PDMS液面顶部，当透过杯体观察到此现象时，旋转真空杯顶盖使其小孔与通气盖小孔对齐后释放内部负压环境，将抽气后的盛有PDMS溶液的浇筑容器取出，用洗耳球吹气将之前上浮至PDMS液面顶部的小气泡吹破，并采用加热台加热完成PDMS溶液的固化，最后用金属镊子将制备的微流控通道进行脱膜处理，最后进行键和，完成无任何气泡的便携式PDMS微流控通道的制备过程。

技术领域

本发明属于基于软光刻的聚甲基硅烷(polydimethylsiloxane，PDMS)微流控芯片制备领域，具体涉及的是在微通道浇筑过程中配制的PDMS混合溶液由于空气的溶解会出现大量气泡，提出了一种便携式真空杯，通过手动活塞抽气实现去除PDMS混合溶液气泡的方法。

背景技术

近几十年来，微流控技术(Microfluidics)因其在药物封装、材料合成、结晶和化学反应等各个领域的潜在应用引起了广泛关注，它是一种在微米级结构中操控纳升至皮升(10^-9-10^-12L)体积流体的技术与科学。随着生物医药和高端制造领域对新型检测器件微型化和集成化的需求不断加强，微流控芯片的高效、便捷制备技术有望解决这一行业痛点。目前的微流控制备工艺通常包括两种方法，一种方法是基于玻璃毛细管的微通道制备，另一种为基于软光刻的聚甲基硅烷(PDMS)微通道制备。玻璃毛细管的微通道制备方法尽管灵活性较高，但对齐困难，装置稳定性较差，难以实现批量化生产；而基于软光刻的PDMS微通道制备方法采用较为成熟的模板浇筑，可根据模板的不同快速获得稳定性和尺寸精确的微通道，在大规模量产方面前景广阔。PDMS预聚物凭借其出色的透光性、安全无毒、低加热固化温度、高强度以及接近于人体皮肤的弹性模量不仅在微流控领域具有举足轻重的价值，在柔性电子和生物制药领域的应用优势也在愈发凸显。

采用基于软光刻的聚甲基硅烷(PDMS)制备微通道时，首先需要对预固化的PDMS前驱体(A胶)和交联剂(B胶)进行称重，按照质量比为10:1进行混合搅拌，通常浇筑通道时仅需25克PDMS混合液即可。但是搅拌的过程伴随着空气在PDMS搅拌液中溶解的过程。溶解后会产生大量微气泡，通常其直径小于1mm，人眼无法直接观测到具体气泡形貌，但会看到清澈的溶液变成了乳白色。如果不对PDMS预聚物进行抽气处理，浇筑出的通道会因为气泡阻碍显微观测和微液滴的生成和控制，严重降低通道强度。当包含气泡的液体处在一个绝对压强很低的区域时，气泡会快速蒸发或游离出来，通过浮力的作用上浮至液体表面，此时由于液面张力的作用，最终气泡会聚集在PDMS溶液表面，此时采用洗耳球可将液面处的气泡吹破从而实现去除气泡的效果。

目前为了消除PDMS溶液中的气泡主要采用真空干燥箱对该预聚物进行抽气处理，但是该实验设备往往体积庞大，价格昂贵；针对以上问题，提出一种便携式抽真空PDMS气泡的装置，通过手动抽气即可实现该仪器所具备的功能，而且整体装置完全可拆，利于清洗和组装，尺寸小巧结构简单，满足实验室对于易产生大量气泡溶液的抽气需求。

发明内容

本发明的技术目的在于设计了一种便携式抽真空PDMS气泡的装置，解决现有微流控PDMS微通道浇筑时去除溶液气泡的问题。

本发明采用的技术方案为一种便携式抽真空PDMS气泡的装置，包含三个模块，且各零件通过3D打印或机械加工(车削、铣削)得到；第一个模块是用于组装杯体创造真空腔体的模块；第二个模块是用于组装手动抽气活塞并实现可调节定位功能的模块，活塞顶部带有橡胶套，保证杯体内部的PDMS溶液不外露，密封效果良好；第三个模块是用于浇筑微流控通道的模块，压力表保证负压环境满足气泡快速析出，浇筑容器和模板用于盛放PDMS溶液；