膠帶自由流電泳芯片及其加工方法技術

膠帶自由流電泳芯片及其加工方法，涉及一種簡易微流控芯片及其加工方法。制備方法為：1、清潔處理上、下基片，將所設計的芯片結構圖形粘貼在上、下基片上，作為對準標識。2、在上基片上打出進液孔，對準分離室標識粘貼單面膠帶。3、在下基片上粘貼雙面膠帶，用刻刀在顯微鏡下對準圖形標識劃刻，去掉多余部分的膠帶；然后，對準標識粘貼單面膠帶、導電膠帶。4、揭去在下基片上的雙面膠帶的表面貼膜，將上、下基片對準膠接。本發明專利技術在常規工藝環境下無須使用任何昂貴的專用設備，工藝簡單，造價低廉，能滿足一定結構精度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種簡易微流控芯片及其加工方法，具體涉及。
技術介紹
微流控芯片系統是近年發展起來的高、新
，它將傳統的生物、化學分析實驗室的液體存儲、混合的液池，電泳分離、分析的溝道，控制液體的泵、閥元件，以及樣品檢測器等都集成在一塊幾平方厘米的芯片上，進行樣品的制備、分離、檢測、混合、反應等功能操作。微流控芯片系統具有高效率、低功耗、小型化等優勢，因此在生化分析、食品檢測、環境監測等領域具有巨大的應用潛力。各種用途的微流控芯片及其加工技術是其發展的一個熱點，特別是價格低廉、可以量產的簡易芯片受到普遍關注。 在微流控芯片領域，自由流電泳芯片發展較為緩慢。主要原因是集成在芯片上的分離室和電極槽高度只有十幾至幾百微米，這樣在兩者之間無法像常規自由流電泳裝置那樣手工安裝離子滲透隔膜，電極氣泡易擴散進入分離室，干擾自由流電泳的正常工作，甚至造成電泳斷路。因此，自由流電泳芯片普遍是通過在電極和分離區域之間設計阻擋結構來防止氣泡進入分離室。早期的自由流電泳芯片是通過在電極槽和分離室之間構筑“側溝陣列”來阻擋電極氣泡進入分離室的，由于在側溝陣列上電壓降過大，有效分離電壓僅占總電壓的百分之十幾，過低，現在已很少采用。目前，常采取只增高電極槽深度，即在電極槽和分離室之間的一側壁面上形成“臺階”，或者在電極槽和分離室之間的一側壁面上構筑“微壩”。以臺階或微壩結構來阻擋電極氣泡進入分離室的芯片，有效分離電壓占比遠高于側溝陣列結構的芯片。一直以來，研制能有效消除氣泡干擾、分離電壓占比又高的芯片是促進自由流電泳技術高速發展的首要問題。早期的微流控芯片多為硅/玻璃芯片，由于半導體硅芯片價高、光學不透明、耐壓性能差，目前已很少使用。近年來，主要以玻璃芯片、聚合物/玻璃芯片、聚合物芯片為主。玻璃具有價廉、光學透明、電絕緣好等特性，是自由流電泳最常采用的芯片材料。但是玻璃芯片的加工與硅片類似，難度大，微結構的制作需要利用光刻、腐蝕工藝，必須在超凈實驗室使用昂貴的光刻設備，而結構層與頂蓋兩玻璃的封接也需要在嚴格工藝條件下通過高溫鍵合或長時間室溫鍵合完成。聚合物/玻璃芯片中的聚合物材料通常采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)，PDMS/玻璃芯片制作工藝相對簡單，PDMS上的微結構一般以模鑄法加工成型，利用氧等離子體鍵合法進行PDMS和玻璃頂蓋的永久封接，或利用兩種材料的表面親和作用以自然鍵合法進行可拆卸封接。但是，隨著自由流電泳芯片分離室高度降低至幾十甚至十幾微米，疏水、高彈性的PDMS材料壁面易貼附到玻璃壁面一側，造成進液困難，增加了分離操作的難度。聚合物芯片主要使用PMMA (俗稱有機玻璃)板來制備，通常利用模塑熱壓法在PMMA上制作微結構，而微結構與頂蓋兩PMMA片的封接是以熱壓鍵合法完成，這會導致封接構成的閉合微結構發生形變，特別是二維的自由流電泳芯片會出現分離區域塌腰嚴重現象，目前還未見PMMA自由流電泳芯片的報道。因此，有必要開展在常規工藝環境下就能制備自由流電泳芯片的簡易加工方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提出一種新型的自由流電泳芯片，并提供其在常規工藝環境下無須使用任何昂貴的專用設備，工藝簡單，造價低廉，能滿足一定結構精度的加工方法。本專利技術設計了以單、雙面膠帶為中間結構層，以“雙臺階”結構來阻擋電極氣泡進入分離室的自由流電泳芯片，其具體結構包括上基片、下基片、中間結構層和電極，所述中間結構層為由上基片和下基片通過 圖形化的雙面膠帶粘接在一起構成的流體腔體，腔體設置有出液口，上基片開有與腔體相連通的進液孔，腔體內上基片和下基片對應壁面粘貼單面膠帶之間的區域為分離室，分離室兩側為電解槽，在電極槽內安裝電極。本專利技術按照如下方法制備上述自由流電泳芯片 (1)清潔處理上、下基片，將所設計的自由流電泳芯片結構圖形粘貼在上、下基片上，作為對準標識； (2)在上基片上打出進液孔，進行表面清潔處理，再對準分離室標識粘貼單面膠帶，完成上基片加工； (3)在下基片上粘貼雙面膠帶，對準圖形標識劃刻，去掉多余部分的膠帶；然后，對準標識粘貼單面膠帶、電極，完成下基片加工； (4)揭去下基片上的雙面膠帶的表面貼膜，將上基片與下基片對準膠接，構成芯片及其出液口，完成芯片加工。本專利技術在上、下基片的分離區域粘貼單面膠帶，構筑出電極槽和分離室之間的雙臺階，并實現分離室表面改性；芯片的上、下臺階高度由單面膠帶厚度確定，單面膠帶為絕緣、耐溫、耐酸堿、透明性好、穩定性高的KAPTON膠帶、PET膠帶等。芯片用雙面膠帶作為上、下基片封接媒介和微結構層，電極槽高度就由雙面膠帶的厚度確定，該雙面膠帶為絕緣、耐溫、耐酸堿、穩定性高的KAPTON膠帶、PET膠帶等，雙面膠帶可以是單層，也可以是由多層單、雙面膠帶粘合構成；分離室高度為電極槽高度減去上、下臺階高度，在20-200nm之間。本專利技術所用電極材料包括金屬膠帶(銅膠帶、鋁膜膠帶)或Pt、Au等金屬絲、帶，其厚度或直徑應小于等于電極槽高度。本專利技術所用基片材料包括普通平板玻璃、有機玻璃等。本專利技術使用的單、雙面KAPTON膠帶的基材為聚酰亞胺膜，粘合劑為硅膠，膠帶絕緣、耐高溫、耐酸堿、透明性較好，且表面親水，又具有生物相容性。因此，以KAPTON膠帶為微結構層的芯片適用于生化等樣品的自由流電泳分離、富集、制備等。膠帶的微圖形化除了使用刻刀手工劃刻之外，也可以使用精密線切割設備批量加工。芯片結構的縱向尺寸由膠帶厚度(常規KAPTON膠帶規格4(Γ125 μ m厚)確定，如分離室高度=雙面膠帶厚-上臺階單面膠帶厚-下臺階單面膠帶厚，其精度也就由膠帶規格確定；手工劃刻線寬可達O. 5mm，那么橫向尺寸精度也就為O. 25mm。因此，能滿足自由流電泳芯片的精度要求。該芯片制作工藝簡單，成本低廉，無需在超凈環境下使用專用大型設備。作為二維電泳芯片適用于帶電粒子的富集、分離、制備，或作為初級電泳元件與其它分離、檢測等系統集成連用。附圖說明圖I為膠帶自由流電泳芯片的俯視 圖2為膠帶自由流電泳芯片的側視 圖3為膠帶自由流電泳芯片工藝流程，其中(I)貼有芯片圖形的基片，(2)加工的有機玻璃上基片，(3)加工的載玻片(下基片)，(4)膠接好的芯片； 圖4為KAPTON膠帶自由流電泳芯片照片； 圖5為應用實施例I等高雙臺階芯片，在電場為31V/cm，不同流速時，分離甲基綠和羅丹明B混合樣品的截圖。具體實施方式·下面結合附圖對本專利技術的技術方案進行進一步的解釋說明，但不限定本專利技術的保護范圍。實施例I : 如圖I和2所不，本實施例的雙臺階等聞的I父帶自由流電泳芯片，它由上基片5、下基片9、中間結構層和電極8組成，所述中間結構層為由上基片5和下基片9通過圖形化的雙面膠帶6粘接在一起構成的流體腔體，腔體設置有出液口 4，上基片5開有與腔體相連通的進液孔1，腔體內上基片5和下基片9對應壁面粘貼單面膠帶7之間的區域為分離室2，分離室2兩側為電解槽3，在電極槽3內、腔體側壁旁安裝電極8，從進液孔I流入的液體經腔體從另一側的出液口 4流出。其加工方法如下 I、上基片為2mm厚有機玻璃片、下基片為載玻片，單、雙面膠帶均為易邁科技生產的KAPTON膠帶，單面膠帶規格分別為65、125 μ m，雙面膠帶規格為125 μ m ;電極為鋁膜膠本文檔來自技高網...

【技術保護點】
膠帶自由流電泳芯片，其特征在于所述自由流電泳芯片包括上基片（5）、下基片（9）、中間結構層和電極（8），其中：中間結構層為由上基片（5）和下基片（9）通過圖形化的雙面膠帶（6）粘接在一起構成的流體腔體，流體腔體設置有出液口（4），上基片（5）開有與腔體相連通的進液孔（1），腔體內上基片（5）和下基片（9）對應壁面粘貼單面膠帶（7）之間的區域為分離室（2），分離室（2）兩側為電解槽（3），電極槽（3）內安裝有電極（8）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王蔚，田麗，劉曉為，韓小為，蔣希赟，劉尚禹，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：