[发明专利]自驱动超高流速激光刻蚀微缝-纸基微流装置及制备方法

摘要

自驱动超高流速激光刻蚀微缝‑纸基微流装置及制备方法，该装置包括在纸基上加工的亲水结构，及与亲水结构的通道位置相契合的、平行于通道轴向激光刻蚀的微缝结构；制备时先绘制LCC‑μPADs的芯片结构，再通过PDMS丝网印刷复杂结构的纸基亲水通道，最后用激光雕刻仪沿纸基亲水通道轴向精准刻蚀平行阵列的数条微缝；LCC‑纸基通道无需外加驱动泵极大地提高了纸通道中液流速度；本发明给出阵列微缝上下级连接的不同微结构，以满足对液体流型和传输速度的多种应用需求；该装置具有结构简单、加工过程快捷、便于多功能单元集成、适用于高粘度和高挥发性等多种溶剂的优点，为生物化学、医学和环境保护等领域的快速高效分析测定提供了一种新型、便宜、高效的μPADs和方法。

主权项

1.一种自驱动超高流速激光刻蚀微缝‑纸基微流装置的制备方法，包括以下步骤：步骤一、制作激光刻蚀微缝‑纸基微流装置LCC‑μPADs的芯片结构(1.1)、用绘图软件分别绘制三种芯片的纸基亲水结构I、II和III作为PDMS丝网印刷疏水障碍的网版图，所述的三种芯片分别为：LCC‑纸基直通道微流芯片即芯片‑A、T型微缝结构LCC‑纸基多单元阵列分流芯片即芯片‑B、LCC‑纸基微流稀释芯片即芯片‑C；所述的纸基亲水结构用PDMS丝网印刷、光刻法、喷蜡打印法或等离子疏水法加工获得；所述的LCC‑纸基直通道微流芯片即芯片‑A、包括纸基亲水结构I，在纸基亲水结构I的纸基亲水直通道(5)相契合的位置设置有包含着阵列平行的激光刻蚀直微缝(19)；所述的T型微缝结构LCC‑纸基多单元阵列分流芯片即芯片‑B，包括纸基亲水结构II，纸基亲水结构II中包括八个阵列亲水分流的二级通道，在直通道内设置有八条激光刻蚀平行阵列的直微缝(20)，在弯通道位置设置有八条阵列弧形平行的微缝(21)，在T型通道位置(8)处设置有包含上游下游微缝连接的8种结构，所述的8种结构分别是间隔连接型(22)、远边沿连接型(23)、中间连接型(24)、近边沿连接型(25)、交叉连接型(26)、不连接型(27)、贯穿不连接型(28)和侧边连接型(29)；所述的LCC‑纸基微流稀释芯片即芯片‑C，包括纸基亲水结构III，纸基亲水结构III包括六级稀释亲水通道(11)，六级稀释亲水通道(11)的直通道内设置有包含平行阵列的八条微缝的直微缝、T型通道位置设计中间连接型的微缝结构(30)；(1.2)再刻蚀与三种芯片的纸基亲水通道结构和位置相契合的、平行于通道轴向的激光刻蚀阵列微缝结构IV、V和VI，使阵列微缝均匀分布在亲水纸基通道内，并把微缝结构IV、V和VI作为激光刻蚀微缝加工模板图；(1.3)、对芯片‑A的微缝结构IV，在纸基亲水直通道(5)相契合的位置设置有包含着阵列平行的八条激光刻蚀直微缝(19)；(1.4)、对芯片‑B的T型LCC微缝结构V，在与纸基亲水结构II中的八个阵列亲水分流的二级通道中相契合的位置，其中在直通道内设置八条激光刻蚀平行阵列的直微缝(20)，在其中的弯通道位置刻蚀八条阵列弧形平行的微缝(21)，在其中的T型通道位置(8)设置包含上游下游微缝连接的8种结构，所述的8种结构分别是间隔连接型(22)、远边沿连接型(23)、中间连接型(24)、近边沿连接型(25)、交叉连接型(26)、不连接型(27)、贯穿不连接型(28)和侧边连接型(29)；(1.5)、对芯片‑C的微缝结构VI，在纸基亲水结构单元III的纸基六级稀释亲水通道(11)内相契合的位置，其中直通道内设置有包含平行阵列的八条微缝的直微缝、T型通道位置设置中间连接型的微缝结构(30)；步骤二、制作激光刻蚀微缝‑纸基微流装置LCC‑μPADs(2.1)、在激光刻蚀开始前，需对纸基亲水结构I、II和III的通道位置进行对准调整，以确保激光加工开始后，刻蚀的微缝IV、V和VI按设计的要求均匀分布于纸基通道内，且微缝不能超出通道两侧的疏水边缘；(2.2)、设定激光刻蚀仪的相应加工参数，激光强度越大、刻蚀速度越慢，刻蚀纸基上的微缝越深、越宽，调整激光强度和刻蚀速度获得不同深度及宽度的纸基微缝，当采用Whatman 1号色谱纸时，所采用的激光强度是Universal VLS2.30激光刻蚀仪最大强度的16％、刻蚀速度为Universal VLS2.30激光刻蚀仪最大刻蚀速度的70％；(2.3)、激光刻蚀纸基微缝；在芯片的正面，依据步骤(1.3)的纸基直通道微缝结构IV，步骤(1.4)的纸基多单元阵列分流芯片的微缝结构V，步骤(1.5)的LCC‑纸基微流稀释芯片的微缝结构VI，作为激光刻蚀微缝加工模板，分别用激光刻蚀出3种芯片纸基通道内的阵列微缝；得到自驱动超高流速激光刻蚀微缝‑纸基微流装置。