[发明专利]一种用于捕捉和旋转微尺度颗粒的微流控芯片与应用

摘要

一种用于捕捉和旋转微尺度颗粒的微流控芯片与应用，它涉及微流控芯片与应用。本发明要解决现有微纳米尺度颗粒的旋转操控，转动依赖于颗粒与溶液的极化关系，对于颗粒的电学属性要求高的问题。芯片ITO玻璃基底的中心设有正方形悬浮电极，在正方形悬浮电极的四周分别设置四个激发电极，PDMS盖片表面设有粒子流道，粒子流道的中心设有圆形反应腔，粒子流道一端设有圆形入口通孔，另一端设有圆形出口通孔；ITO玻璃基底设有电极的一侧和PDMS盖片下表面相对密封。制备方法一、电极的加工；二、PDMS通道加工；三、芯片的制备。应用一、颗粒准备；二、旋转微米棒。

主权项

一种用于捕捉和旋转微尺度颗粒的微流控芯片，其特征在于用于捕捉和旋转微尺度颗粒的微流控芯片由PDMS盖片(10)和ITO玻璃基底(3)组成；所述的ITO玻璃基底(3)的中心位置设有一个正方形悬浮电极(1)，在正方形悬浮电极(1)的后面设置激发电极a(2)，在正方形悬浮电极(1)的左面设置激发电极b(7)，在正方形悬浮电极(1)的前面设置激发电极c(8)，在正方形悬浮电极(1)的右面设置激发电极d(4)；所述的正方形悬浮电极(1)、激发电极a(2)、激发电极b(7)、激发电极c(8)及激发电极d(4)由ITO玻璃基底(3)表面的ITO导电膜腐蚀后留存得到；所述的正方形悬浮电极(1)、激发电极a(2)、激发电极b(7)、激发电极c(8)及激发电极d(4)的厚度均为200nm；所述的正方形悬浮电极(1)的边长为200μm～300μm；所述的激发电极a(2)与激发电极c(8)之间的间距大于正方形悬浮电极(1)边长的两倍；所述的激发电极b(7)与激发电极d(4)之间的间距大于正方形悬浮电极(1)边长的两倍；所述的PDMS盖片(10)的下表面设有粒子流道(11)，粒子流道(11)的中心位置设有圆形反应腔(9)，粒子流道(11)的一端设有贯穿PDMS盖片(10)的圆形入口通孔(6)，粒子流道(11)的另一端设有贯穿PDMS盖片(10)的圆形出口通孔(5)；所述的PDMS盖片(10)的厚度为5mm～7mm；所述的圆形反应腔(9)深0.8mm～1mm；所述的粒子流道(11)深0.8mm～1mm；ITO玻璃基底(3)设有电极的一侧和PDMS盖片(10)下表面相对密封，且正方形悬浮电极(1)置于圆形反应腔(9)的中心位置，圆形反应腔(9)直径范围把激发电极a(2)、激发电极b(7)、激发电极c(8)及激发电极d(4)的内端部包容在内；所述的用于捕捉和旋转微尺度颗粒的微流控芯片是按以下步骤制备的：一、电极的加工：①、清洗ITO玻璃：首先将ITO玻璃依次置于丙酮和异丙醇中超声清洗5min～15min，再用等离子水冲洗，氮气吹干，然后将氮气吹干后的ITO玻璃置于温度为80℃～120℃下加热15min～30min，得到预处理后的ITO玻璃；②、甩胶：在转速为500r/min的条件下，利用甩胶机及正光刻胶AZ4620对预处理后的ITO玻璃进行甩胶12s～18s，然后在转速为2500r/min的条件下，利用甩胶机及正光刻胶AZ4620对预处理后的ITO玻璃进行甩胶45s～60s，得到甩胶后的ITO玻璃；③、曝光：在温度为100℃下，将甩胶后的ITO玻璃加热6min，然后利用曝光箱进行 曝光210s～240s，得到曝光后的ITO玻璃；④、显影：利用光刻胶AZ4620专用显影液对曝光后的ITO玻璃进行显影，显影时间为3min～4min，得到显影后的ITO玻璃；⑤、腐蚀：将显影后的ITO玻璃置于质量百分数为60％～80％的盐酸溶液与氯化铁催化剂的混合液中，浸泡30min～35min，得到腐蚀后的ITO玻璃；所述的质量百分数为60％～80％的盐酸溶液的体积与氯化铁催化剂的质量比为1mL:(10～50)mg；⑥、去除光刻胶：将腐蚀后的ITO玻璃置于丙酮溶液中浸泡，去除光刻胶，得到ITO玻璃基底(3)；二、PDMS通道加工：①、硅烷化处理剂的配置：将PDMS与固化剂混合，搅拌均匀，然后置于真空泵中抽真空20min～30min，得到硅烷化处理剂；所述的PDMS与固化剂的质量比为10:1；②、浇筑PDMS：用锡箔纸将通道模子包覆成一个方形开口槽，且通道模子的通道一侧朝上放置，然后把锡箔纸包好的通道模子放置在真空泵中，将50μL～100μL的硅烷化处理剂注入锡箔纸包好的通道模子，抽真空2min～3min，静置10min～15min，再在硅烷处理后的通道模子上浇筑PDMS，抽真空20min～30min，保证无气泡后，置于温度为80℃～100℃下加热1.5h～2h，固化；③、PDMS通道处理：将固化后的PDMS从通道模子上揭下，并用刀片将其切割成规则的形状，然后用打孔器打好圆形出口通孔(5)及圆形入口通孔(6)，得到PDMS盖片(10)；三、芯片的制备：将ITO玻璃基底(3)设有电极的一侧和PDMS盖片(10)设有流道的一侧朝上，并列置于等离子机的腔室内，在腔室压力为700毫托及等离子发生器功率为20W的条件下，曝光32s，然后再在显微镜下，将ITO玻璃基底(3)设有电极的一侧和PDMS盖片(10)设有流道的一侧相对放置，且正方形悬浮电极(1)置于圆形封闭式反应腔(9)的中心位置，按压3min～10min，将按压后的芯片置于温度为80℃～100℃下加热30min～50min，得到用于捕捉和旋转微尺度颗粒的微流控芯片。